主办单位：南京信息工程大学
主 编：王会军
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2023,46(4): 481-490, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20230517001
摘要：
干旱/半干旱区气候变化研究一直是广泛关注的前沿科学问题,尤其是气候干湿变化规律及未来的发展趋势。过去大量的研究揭示了全球不同干旱/半干旱区的干湿变化事实和机理,取得了一系列重要进展,IPCC第6次评估报告明确指出未来全球干旱化将加剧,但也存在诸多问题没有得到一致的认识。本文将对全球变暖背景下有关干旱/半干旱区年代尺度干湿变化,特别是年代尺度干旱研究进行梳理,系统评述当前相关研究的现状并提出干旱/半干旱区研究所面临的关键科学问题。
干旱/半干旱区气候变化研究一直是广泛关注的前沿科学问题,尤其是气候干湿变化规律及未来的发展趋势。过去大量的研究揭示了全球不同干旱/半干旱区的干湿变化事实和机理,取得了一系列重要进展,IPCC第6次评估报告明确指出未来全球干旱化将加剧,但也存在诸多问题没有得到一致的认识。本文将对全球变暖背景下有关干旱/半干旱区年代尺度干湿变化,特别是年代尺度干旱研究进行梳理,系统评述当前相关研究的现状并提出干旱/半干旱区研究所面临的关键科学问题。
2023,46(4): 491-498, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220921001
摘要：
短寿命气候强迫因子(Short-lived Climate Forcers,SLCFs)对大气污染和气候变化具有重要影响,政府间气候变化专门委员会(IPCC,2021)第六次评估报告(AR6)首次专门设立了关于SLCFs的独立章节,除了对人为源SLCFs评估以外,报告也包含了对于自然源SLCFs及其气候反馈的评估。特别地,在未来气候变暖和人为SLCFs持续减排的背景下,加深对SLCFs的自然源排放及其气候反馈的认识将更为重要。本文从自然源SLCFs排放评估、历史和未来气候情景下的排放变化、SLCFs的气候反馈几个方面解读了AR6中有关的最新结论。未来气候变暖情形下,闪电源NOx、植被源BVOCs、生物质燃烧排放将会增加,土壤源NOx、沙尘、海盐颗粒物和二甲基硫(Dimethlysulfide,DMS)对于气候变化的敏感性难以定量。同时,气候变化驱动着SLCFs的排放量、大气含量或寿命的改变,这些过程整体上造成的负反馈参数为-0.20 W/m2/℃(-0.41～+0.01 W/m2/℃),可能从一定程度上缓解气候变暖。
短寿命气候强迫因子(Short-lived Climate Forcers,SLCFs)对大气污染和气候变化具有重要影响,政府间气候变化专门委员会(IPCC,2021)第六次评估报告(AR6)首次专门设立了关于SLCFs的独立章节,除了对人为源SLCFs评估以外,报告也包含了对于自然源SLCFs及其气候反馈的评估。特别地,在未来气候变暖和人为SLCFs持续减排的背景下,加深对SLCFs的自然源排放及其气候反馈的认识将更为重要。本文从自然源SLCFs排放评估、历史和未来气候情景下的排放变化、SLCFs的气候反馈几个方面解读了AR6中有关的最新结论。未来气候变暖情形下,闪电源NOx、植被源BVOCs、生物质燃烧排放将会增加,土壤源NOx、沙尘、海盐颗粒物和二甲基硫(Dimethlysulfide,DMS)对于气候变化的敏感性难以定量。同时,气候变化驱动着SLCFs的排放量、大气含量或寿命的改变,这些过程整体上造成的负反馈参数为-0.20 W/m2/℃(-0.41～+0.01 W/m2/℃),可能从一定程度上缓解气候变暖。
2023,46(4): 499-516, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20221118007
摘要：
基于CN05.1观测数据和一套经过降尺度偏差校正处理的模式(NEX-GDDP-CMIP6)数据,结合泰勒图、GEV极值拟合等方法,综合评估了模式对西南地区极端降水变化的模拟性能,并系统分析了未来西南地区不同重现期的极端降水演变趋势及其人口暴露度变化。结果表明,NEX-GDDP-CMIP6模式及其集合(N-CMIP6-MME)能够较好地再现观测极端降水的时空变化特征,且多模式集合结果优于大多数单个模式。未来西南地区绝大多数区域的降水和极端降水将持续增加,十年一遇、二十年一遇极端降水事件也呈增加趋势,使得未来西南地区人口暴露于不同重现期极端降水的风险进一步增加。相比十年一遇,重现期为20 a的极端降水事件增加速度更快,增加范围更广,模式一致性也更高,对应的人口暴露度增加幅度更大。到2050年左右,在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下二十年一遇的RX1day(RX5day)分别增加了175.2％(148.9％)、216.0％(162.4％)、210.9％(156.8％)和274.3％(207.1％),对应人口暴露度分别增加了129.1％(118.8％)、177.7％(135.1％)、182.4％(143.2％)和237.5％(161.5％)。进一步分析指出,在未来极端降水人口暴露度的变化中,气候变化占主导作用,其次是人口变化和人口-气候协同作用的影响。
基于CN05.1观测数据和一套经过降尺度偏差校正处理的模式(NEX-GDDP-CMIP6)数据,结合泰勒图、GEV极值拟合等方法,综合评估了模式对西南地区极端降水变化的模拟性能,并系统分析了未来西南地区不同重现期的极端降水演变趋势及其人口暴露度变化。结果表明,NEX-GDDP-CMIP6模式及其集合(N-CMIP6-MME)能够较好地再现观测极端降水的时空变化特征,且多模式集合结果优于大多数单个模式。未来西南地区绝大多数区域的降水和极端降水将持续增加,十年一遇、二十年一遇极端降水事件也呈增加趋势,使得未来西南地区人口暴露于不同重现期极端降水的风险进一步增加。相比十年一遇,重现期为20 a的极端降水事件增加速度更快,增加范围更广,模式一致性也更高,对应的人口暴露度增加幅度更大。到2050年左右,在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下二十年一遇的RX1day(RX5day)分别增加了175.2％(148.9％)、216.0％(162.4％)、210.9％(156.8％)和274.3％(207.1％),对应人口暴露度分别增加了129.1％(118.8％)、177.7％(135.1％)、182.4％(143.2％)和237.5％(161.5％)。进一步分析指出,在未来极端降水人口暴露度的变化中,气候变化占主导作用,其次是人口变化和人口-气候协同作用的影响。
2023,46(4): 517-531, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220701001
摘要：
利用再分析的陆地降水、环流和辐射数据,以及表征大气波动的指数,对比了1951—2020年期间El Niño春季快速衰减年和缓慢衰减年的东亚环流和华北夏季降水异常情况,并从大气波动强度的角度探讨了为何El Niño在一些年份的春季会发生快速衰减。结果表明,相较于其他不发生El Niño衰减的年份,El Niño春季快速衰减年华北7、8月的降水量显著偏多,尤其是8月;而El Niño缓慢衰减年夏季,华北降水相较其他年份偏多不明显。El Niño春季快速衰减年6—8月850 hPa上菲律宾到南海存在异常反气旋,其强度强于El Niño缓慢衰减年;El Niño春季快速衰减年8月500 hPa西太平洋副热带高压(西太副高)显著偏北,而缓慢衰减年西太副高偏北的特征不明显,而是以偏西为主;200 hPa副热带西风急流在El Niño春季快速衰减年8月显著偏北,而在El Niño缓慢衰减年中反而略偏南;El Niño春季快速衰减年6—8月沃克环流显著偏强,相比之下El Niño缓慢衰减年沃克环流偏强的特征要弱很多。上述环流异常特征为El Niño春季快速衰减年华北7—8月降水异常偏多提供了有利条件。通过近地面风场合成分析发现,春季El Niño快速衰减月前后,赤道中西太平洋异常东风爆发非常明显,而El Niño缓慢衰减年的异常东风信号较弱。春季El Niño快速衰减前印度洋对流活动非常强盛,并向海洋性大陆传播,这种对流可能通过不断激发大气波动,继而引发近地面东风爆发,最终导致El Niño出现快速衰减。
利用再分析的陆地降水、环流和辐射数据,以及表征大气波动的指数,对比了1951—2020年期间El Niño春季快速衰减年和缓慢衰减年的东亚环流和华北夏季降水异常情况,并从大气波动强度的角度探讨了为何El Niño在一些年份的春季会发生快速衰减。结果表明,相较于其他不发生El Niño衰减的年份,El Niño春季快速衰减年华北7、8月的降水量显著偏多,尤其是8月;而El Niño缓慢衰减年夏季,华北降水相较其他年份偏多不明显。El Niño春季快速衰减年6—8月850 hPa上菲律宾到南海存在异常反气旋,其强度强于El Niño缓慢衰减年;El Niño春季快速衰减年8月500 hPa西太平洋副热带高压(西太副高)显著偏北,而缓慢衰减年西太副高偏北的特征不明显,而是以偏西为主;200 hPa副热带西风急流在El Niño春季快速衰减年8月显著偏北,而在El Niño缓慢衰减年中反而略偏南;El Niño春季快速衰减年6—8月沃克环流显著偏强,相比之下El Niño缓慢衰减年沃克环流偏强的特征要弱很多。上述环流异常特征为El Niño春季快速衰减年华北7—8月降水异常偏多提供了有利条件。通过近地面风场合成分析发现,春季El Niño快速衰减月前后,赤道中西太平洋异常东风爆发非常明显,而El Niño缓慢衰减年的异常东风信号较弱。春季El Niño快速衰减前印度洋对流活动非常强盛,并向海洋性大陆传播,这种对流可能通过不断激发大气波动,继而引发近地面东风爆发,最终导致El Niño出现快速衰减。
2023,46(4): 532-548, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20221025001
摘要：
采用1979—2020年观测和再分析资料,研究了年际时间尺度上初夏(5—6月)东北亚气温异常月际转折的基本特征,以及欧洲东部土壤湿度异常对其的影响及可能物理过程。结果表明,年际时间尺度上东北亚初夏气温异常月际演变的主导模态为转折模态,即5月偏暖(冷)则6月偏冷(暖);转折模态的形成直接源于东北亚地区环流异常的转折。进一步分析发现,5月欧洲东部土壤湿度偏低往往导致东北亚5月偏暖而6月偏冷,可能的物理过程如下:5月土壤湿度偏低导致局地土壤温度和对流层低层增温,进而造成地中海地区(欧洲北部)对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱(增强),相应地高频瞬变波活动减弱(增强),并通过瞬变涡度强迫有利于欧洲中东部形成异常高压和Rossby波波源;相关的Rossby波沿极锋急流东传,导致东北亚为准正压的异常高压,地表升温。土壤湿度异常可持续到6月,但强度减弱;类似地,其可通过瞬变涡度强迫有利于异常高压和Rossby波波源的形成,但中心西移至欧洲西部;相关Rossby波活动导致东北亚为准正压的异常低压,地表降温。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常相关的 Rossby波的活动特征(波源、活动中心和传播路径)存在明显差异,这与两个月欧亚北部大气平均态的差异密切相关。当5月欧洲东部土壤湿度偏高时,上述物理过程则大致相反。
采用1979—2020年观测和再分析资料,研究了年际时间尺度上初夏(5—6月)东北亚气温异常月际转折的基本特征,以及欧洲东部土壤湿度异常对其的影响及可能物理过程。结果表明,年际时间尺度上东北亚初夏气温异常月际演变的主导模态为转折模态,即5月偏暖(冷)则6月偏冷(暖);转折模态的形成直接源于东北亚地区环流异常的转折。进一步分析发现,5月欧洲东部土壤湿度偏低往往导致东北亚5月偏暖而6月偏冷,可能的物理过程如下:5月土壤湿度偏低导致局地土壤温度和对流层低层增温,进而造成地中海地区(欧洲北部)对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱(增强),相应地高频瞬变波活动减弱(增强),并通过瞬变涡度强迫有利于欧洲中东部形成异常高压和Rossby波波源;相关的Rossby波沿极锋急流东传,导致东北亚为准正压的异常高压,地表升温。土壤湿度异常可持续到6月,但强度减弱;类似地,其可通过瞬变涡度强迫有利于异常高压和Rossby波波源的形成,但中心西移至欧洲西部;相关Rossby波活动导致东北亚为准正压的异常低压,地表降温。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常相关的 Rossby波的活动特征(波源、活动中心和传播路径)存在明显差异,这与两个月欧亚北部大气平均态的差异密切相关。当5月欧洲东部土壤湿度偏高时,上述物理过程则大致相反。
2023,46(4): 549-560, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220303001
摘要：
青藏高原(简称高原,下同)地形复杂,各个区域土壤条件差异较大,土壤砾石与有机质对土壤水热有较大的影响。本文使用耦合了CLM4.5的区域气候模式RegCM4.7,通过修改模式所用地表数据以及相应的土壤水热参数化方案,分别建立了砾石方案(test2)和砾石-有机质方案(test3)。模拟结果表明:test2较原方案(test1)对于高原西部的模拟效果提升明显,但对于高原东部的模拟效果欠佳。test3在test2的基础上,提升了高原中部与东部浅层土壤的模拟效果。test3的浅层土壤区域平均温度均方根误差从2.11 ℃下降到0.47 ℃,浅层土壤区域平均湿度均方根误差从0.05 mm3·mm-3下降到0.01 mm3·mm-3。同时,三种方案均能较好地模拟高原的地表温度。其中test3误差最小,区域平均的均方根误差从2.18 ℃下降到0.74 ℃,与再分析数据更加接近。
青藏高原(简称高原,下同)地形复杂,各个区域土壤条件差异较大,土壤砾石与有机质对土壤水热有较大的影响。本文使用耦合了CLM4.5的区域气候模式RegCM4.7,通过修改模式所用地表数据以及相应的土壤水热参数化方案,分别建立了砾石方案(test2)和砾石-有机质方案(test3)。模拟结果表明:test2较原方案(test1)对于高原西部的模拟效果提升明显,但对于高原东部的模拟效果欠佳。test3在test2的基础上,提升了高原中部与东部浅层土壤的模拟效果。test3的浅层土壤区域平均温度均方根误差从2.11 ℃下降到0.47 ℃,浅层土壤区域平均湿度均方根误差从0.05 mm3·mm-3下降到0.01 mm3·mm-3。同时,三种方案均能较好地模拟高原的地表温度。其中test3误差最小,区域平均的均方根误差从2.18 ℃下降到0.74 ℃,与再分析数据更加接近。
2023,46(4): 561-574, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210519001
摘要：
基于NCEP/NCAR再分析资料及6个CMIP6全球气候模式模拟资料,对1961—2014年北半球湿热指数表征的热不舒适天数与风寒指数表征的冷不舒适天数历史变化进行归因分析,并预估未来(2015—2100年)4种不同情景下不舒适天数的变化趋势。结果表明:历史时期北半球中低(中高)纬度地区热(冷)不舒适天数偏多且不舒适天数显著增加(减少)。其中,高纬度(中纬度)地区能够检测到历史全强迫,人为强迫和温室气体强迫的影响,且温室气体强迫主导了冷(热)不舒适天数变化。低纬度地区,热不舒适天数显著增加可归因于人为温室气体强迫作用,气溶胶强迫能够产生相反的作用降低热不舒适的发生率,冷不舒适天数则受气候系统内部的调控作用。未来热(冷)不舒适天数将持续增加(减少),其中ssp585与ssp370情景下舒适度变化显著,ssp126与ssp245情景下,2080年后北半球人类遭受的冷热不舒适感将维持在稳定的水平。
基于NCEP/NCAR再分析资料及6个CMIP6全球气候模式模拟资料,对1961—2014年北半球湿热指数表征的热不舒适天数与风寒指数表征的冷不舒适天数历史变化进行归因分析,并预估未来(2015—2100年)4种不同情景下不舒适天数的变化趋势。结果表明:历史时期北半球中低(中高)纬度地区热(冷)不舒适天数偏多且不舒适天数显著增加(减少)。其中,高纬度(中纬度)地区能够检测到历史全强迫,人为强迫和温室气体强迫的影响,且温室气体强迫主导了冷(热)不舒适天数变化。低纬度地区,热不舒适天数显著增加可归因于人为温室气体强迫作用,气溶胶强迫能够产生相反的作用降低热不舒适的发生率,冷不舒适天数则受气候系统内部的调控作用。未来热(冷)不舒适天数将持续增加(减少),其中ssp585与ssp370情景下舒适度变化显著,ssp126与ssp245情景下,2080年后北半球人类遭受的冷热不舒适感将维持在稳定的水平。
2023,46(4): 575-586, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220614001
摘要：
2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Niña和El Niño事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动(El Niño/Southern Oscillation,ENSO)背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明:1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2)不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Niña(El Niño)年西伯利亚高压加强(减弱),位势高度场北(西)高南(东)低,西太平洋副高偏弱(强),菲律宾异常(反)气旋西北侧异常北(南)风加强,东亚冬季风偏强(弱),云南东部气温偏低(高)。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4)北极涛动(Arctic Oscillation,AO)和北极海冰变化对2008年2月和2016年2月西伯利亚高压的加强的影响表现出一定的差异特征,2月AO负位相变化对2008年西伯利亚高压的加强影响较大,而2月北极海冰偏少对2016年西伯利亚高压加强的影响显著。
2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Niña和El Niño事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动(El Niño/Southern Oscillation,ENSO)背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明:1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2)不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Niña(El Niño)年西伯利亚高压加强(减弱),位势高度场北(西)高南(东)低,西太平洋副高偏弱(强),菲律宾异常(反)气旋西北侧异常北(南)风加强,东亚冬季风偏强(弱),云南东部气温偏低(高)。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4)北极涛动(Arctic Oscillation,AO)和北极海冰变化对2008年2月和2016年2月西伯利亚高压的加强的影响表现出一定的差异特征,2月AO负位相变化对2008年西伯利亚高压的加强影响较大,而2月北极海冰偏少对2016年西伯利亚高压加强的影响显著。
2023,46(4): 587-599, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220715002
摘要：
本文基于华北夏季降水数据、NCEP/NCAR再分析环流数据,采用了相关、合成和环流异常回归重构等方法,分析了东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水的关系。主要结果如下:1)东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水有很好的对应关系。当两个指数偏强时,华北夏季降水会异常偏多;两个指数偏弱,华北夏季降水异常偏少;如果两个指数强弱不一致时,华北会出现区域性降水偏多情况,但全区整体降水量基本为正常值。2)华北夏季降水异常是东亚副热带夏季风和华北大气动力上升运动协同作用的结果。在东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强年,夏季500 hPa层贝加尔湖槽会加深、西北太平洋副热带高压会偏北,华北处于“东高西低”的环流型控制下,西部低槽东移受阻,在华北维持较长时间的大气上升运动;850 hPa层印度夏季风、东亚副热带夏季风会偏强,这时热带印度洋西风水汽输送以及东亚副热带地区偏南风水汽输送或东南风水汽输送会加强,华北水汽来源充足。这种高、低空环流配置非常有利于造成华北夏季降水异常偏多。反之,华北夏季降水会异常偏少。3)前期4—5月,东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强,可以作为华北夏季降水异常偏多的一个气候监测预测指标。
本文基于华北夏季降水数据、NCEP/NCAR再分析环流数据,采用了相关、合成和环流异常回归重构等方法,分析了东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水的关系。主要结果如下:1)东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数与华北夏季降水有很好的对应关系。当两个指数偏强时,华北夏季降水会异常偏多;两个指数偏弱,华北夏季降水异常偏少;如果两个指数强弱不一致时,华北会出现区域性降水偏多情况,但全区整体降水量基本为正常值。2)华北夏季降水异常是东亚副热带夏季风和华北大气动力上升运动协同作用的结果。在东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强年,夏季500 hPa层贝加尔湖槽会加深、西北太平洋副热带高压会偏北,华北处于“东高西低”的环流型控制下,西部低槽东移受阻,在华北维持较长时间的大气上升运动;850 hPa层印度夏季风、东亚副热带夏季风会偏强,这时热带印度洋西风水汽输送以及东亚副热带地区偏南风水汽输送或东南风水汽输送会加强,华北水汽来源充足。这种高、低空环流配置非常有利于造成华北夏季降水异常偏多。反之,华北夏季降水会异常偏少。3)前期4—5月,东亚副热带夏季风指数、华北大气动力上升指数偏强,可以作为华北夏季降水异常偏多的一个气候监测预测指标。
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在线获得:2023-05-08, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20230501007
摘要：
2023年3—4月,我国共出现10次沙尘天气过程,其中3月19—24日和4月9—13日的沙尘过程分别达到强沙尘暴和沙尘暴等级,给人群健康、生态环境和交通运输带来了严重不利影响。后冬至前春的欧亚大气环流异常呈纬向带状分布,导致沙源地的地表气温以及土壤温度持续偏暖、降水整体偏少、蒸散发效应显著。疏松的沙源为春季沙尘天气提供了丰富的物质基础。触发3月19—24日和4月9—13日沙尘暴过程的天气扰动系统都是蒙古气旋,但两次蒙古气旋及其与后部冷高压的配置存在差异,这也直接造成两次沙尘暴过程在强度、路径和持续时间上的差别。此外,本文也从气候累积效应和天气扰动机制两个方面分析了沙尘事件的研究重点,并侧重讨论了开展沙尘次季节-季节以及年代际预测的必要性和关键点。
2023年3—4月,我国共出现10次沙尘天气过程,其中3月19—24日和4月9—13日的沙尘过程分别达到强沙尘暴和沙尘暴等级,给人群健康、生态环境和交通运输带来了严重不利影响。后冬至前春的欧亚大气环流异常呈纬向带状分布,导致沙源地的地表气温以及土壤温度持续偏暖、降水整体偏少、蒸散发效应显著。疏松的沙源为春季沙尘天气提供了丰富的物质基础。触发3月19—24日和4月9—13日沙尘暴过程的天气扰动系统都是蒙古气旋,但两次蒙古气旋及其与后部冷高压的配置存在差异,这也直接造成两次沙尘暴过程在强度、路径和持续时间上的差别。此外,本文也从气候累积效应和天气扰动机制两个方面分析了沙尘事件的研究重点,并侧重讨论了开展沙尘次季节-季节以及年代际预测的必要性和关键点。
在线获得:2023-04-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220805002
摘要：
东南亚地形复杂且人口众多，极端降水事件对全球变暖的响应较为敏感，其未来演变特征被广泛重视。本文利用26个CMIP6全球气候模式研究了本世纪末东南亚极端降水事件的变化，通过分解水汽收支方程分析降水变化的动力和热力效应。结果表明，本世纪末（2070—2099年）相对历史参考期（1985—2014年），东南亚大部分地区的气候态降水、极端降水事件的发生频率和强度均显著增加。除大雨日数（R10mm）外，其他极端降水指数在SSP5-8.5情景下的变化幅度比SSP2-4.5情景更大。其中强降水量贡献率（R95pTOT）的增长幅度最大，在SSP2-4.5（SSP5-8.5）情景下增加22%（41%）。极端降水变化对气候变暖的响应存在明显的区域性差异。加里曼丹岛将出现更短时集中的极端降水。苏门答腊岛南部的极端降水频率略有减小，且可能发生较强的持续性干旱事件。进一步分析水汽收支方程可知，SSP2-4.5（SSP5-8.5）情景下，热力作用项对P-E（降水减蒸发）的变化贡献为65%（64%），并且模式间一致性更高。而动力作用项对P-E的变化呈抵消趋势，贡献为35%（36%）。这说明相比大尺度环流变化，大气比湿变化引起的水汽辐合是未来东南亚降水量增多的主要因子。
东南亚地形复杂且人口众多，极端降水事件对全球变暖的响应较为敏感，其未来演变特征被广泛重视。本文利用26个CMIP6全球气候模式研究了本世纪末东南亚极端降水事件的变化，通过分解水汽收支方程分析降水变化的动力和热力效应。结果表明，本世纪末（2070—2099年）相对历史参考期（1985—2014年），东南亚大部分地区的气候态降水、极端降水事件的发生频率和强度均显著增加。除大雨日数（R10mm）外，其他极端降水指数在SSP5-8.5情景下的变化幅度比SSP2-4.5情景更大。其中强降水量贡献率（R95pTOT）的增长幅度最大，在SSP2-4.5（SSP5-8.5）情景下增加22%（41%）。极端降水变化对气候变暖的响应存在明显的区域性差异。加里曼丹岛将出现更短时集中的极端降水。苏门答腊岛南部的极端降水频率略有减小，且可能发生较强的持续性干旱事件。进一步分析水汽收支方程可知，SSP2-4.5（SSP5-8.5）情景下，热力作用项对P-E（降水减蒸发）的变化贡献为65%（64%），并且模式间一致性更高。而动力作用项对P-E的变化呈抵消趋势，贡献为35%（36%）。这说明相比大尺度环流变化，大气比湿变化引起的水汽辐合是未来东南亚降水量增多的主要因子。
在线获得:2023-04-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220715001
摘要：
利用降水现象仪、双偏振雷达、常规气象观测资料和再分析数据，分析了郑州“7·20”极端强降水过程的微物理特征。此次过程受多尺度天气系统的共同影响，为复杂多变的降水微物理特征提供了有利的环境条件。结果表明，此次过程地面雨滴谱分布随时间存在明显变化，雨滴谱参数分布较广，覆盖了从大陆性对流降水至海洋性对流降水的分布区域。20日16至17时最强降水时段，小粒子数密度显著高于东亚地区普通对流性降水的统计结果和华南地区夏季平均值，且存在大量大粒子，保证了极高的降水效率。双偏振雷达参量的垂直结构反演结果显示，对流系统质心低，具有典型的暖云特征；0℃层以上冰相过程相对活跃，0℃层以下强烈的暖雨过程，大量的冰相粒子落下并融化和低层高效率的雨滴碰并增长过程，导致各尺度高浓度雨滴的生成，最终形成地面的极端强降水。
利用降水现象仪、双偏振雷达、常规气象观测资料和再分析数据，分析了郑州“7·20”极端强降水过程的微物理特征。此次过程受多尺度天气系统的共同影响，为复杂多变的降水微物理特征提供了有利的环境条件。结果表明，此次过程地面雨滴谱分布随时间存在明显变化，雨滴谱参数分布较广，覆盖了从大陆性对流降水至海洋性对流降水的分布区域。20日16至17时最强降水时段，小粒子数密度显著高于东亚地区普通对流性降水的统计结果和华南地区夏季平均值，且存在大量大粒子，保证了极高的降水效率。双偏振雷达参量的垂直结构反演结果显示，对流系统质心低，具有典型的暖云特征；0℃层以上冰相过程相对活跃，0℃层以下强烈的暖雨过程，大量的冰相粒子落下并融化和低层高效率的雨滴碰并增长过程，导致各尺度高浓度雨滴的生成，最终形成地面的极端强降水。
在线获得:2023-04-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220715002
摘要：
为认识华北夏季降水异常的成因和改进气候监测预测技术,本文利用1961—2021年华北夏季降水资料、美国环境预测中心和大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料,采用相关、合成和环流异常重构等方法,分析了华北夏季(6—8月)降水异常的环流背景以及东亚副热带夏季风、华北动力上升指数变化与华北夏季降水的关系。结果表明：(1)华北夏季降水异常偏多的环流条件是,夏季500hPa乌拉尔山高压脊偏强、贝加尔湖槽偏深、西北太平洋副高偏北偏西位于朝鲜半岛附近,华北处于“东高西低”的环流形势下,动力上升条件有利；与此同时,850hPa印度季风偏强、东亚副热带夏季风显著偏强,华北水汽来源充足。(2)本文定义的东亚副热带夏季风指数和华北动力上升指数对华北夏季降水异常有很好的指示意义。当两个指数都偏强时,华北夏季降水异常偏多；如果两个指数都偏弱,则华北夏季降水异常偏少；如果两个指数强弱不一致时,华北夏季降水基本为正常。(3)华北夏季降水异常偏多或偏少是东亚副热带夏季风和华北动力上升运动协同作用的结果。东亚副热带夏季风偏强(华北动力上升运动偏强)年,500hPa层贝加尔湖槽加深、西北太平洋副热带高压偏北偏西,华北处于“东高西低”的环流控制下,动力上升条件有力；同时,850hPa层印度夏季风、东亚副热带夏季风偏强,造成热带印度洋西风水汽输送以及东亚副热带地区偏南风水汽输送会加强,华北水汽来源充足。以上这种情况会造成华北夏季降水异常偏多。反之,华北夏季降水会异常偏少。(4)前期4-5月,500hPa层贝加尔湖槽加深、西北太平洋副热带高压偏北,850hPa层东亚地区偏南风显著偏强,这些可以作为华北夏季降水异常偏多的一个气候监测预测指标。
为认识华北夏季降水异常的成因和改进气候监测预测技术,本文利用1961—2021年华北夏季降水资料、美国环境预测中心和大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料,采用相关、合成和环流异常重构等方法,分析了华北夏季(6—8月)降水异常的环流背景以及东亚副热带夏季风、华北动力上升指数变化与华北夏季降水的关系。结果表明：(1)华北夏季降水异常偏多的环流条件是,夏季500hPa乌拉尔山高压脊偏强、贝加尔湖槽偏深、西北太平洋副高偏北偏西位于朝鲜半岛附近,华北处于“东高西低”的环流形势下,动力上升条件有利；与此同时,850hPa印度季风偏强、东亚副热带夏季风显著偏强,华北水汽来源充足。(2)本文定义的东亚副热带夏季风指数和华北动力上升指数对华北夏季降水异常有很好的指示意义。当两个指数都偏强时,华北夏季降水异常偏多；如果两个指数都偏弱,则华北夏季降水异常偏少；如果两个指数强弱不一致时,华北夏季降水基本为正常。(3)华北夏季降水异常偏多或偏少是东亚副热带夏季风和华北动力上升运动协同作用的结果。东亚副热带夏季风偏强(华北动力上升运动偏强)年,500hPa层贝加尔湖槽加深、西北太平洋副热带高压偏北偏西,华北处于“东高西低”的环流控制下,动力上升条件有力；同时,850hPa层印度夏季风、东亚副热带夏季风偏强,造成热带印度洋西风水汽输送以及东亚副热带地区偏南风水汽输送会加强,华北水汽来源充足。以上这种情况会造成华北夏季降水异常偏多。反之,华北夏季降水会异常偏少。(4)前期4-5月,500hPa层贝加尔湖槽加深、西北太平洋副热带高压偏北,850hPa层东亚地区偏南风显著偏强,这些可以作为华北夏季降水异常偏多的一个气候监测预测指标。
在线获得:2023-04-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20221212001
摘要：
2022年“龙舟水”期间（5月21日-6月21日），华南平均降雨量472.5 mm，为有气象记录以来历史同期第二多，其中广东为1951年以来历史同期第3多,广西为历史同期最多。受其影响，珠江流域出现流域性洪水，北江流域出现特大洪水，造成严重洪涝灾害。利用华南192个国家气象观测站逐日降水资料，NCEP/NCAR大气环流再分析资料,NOAA月平均海表温度资料（ERSST V5）、向外长波辐射（OLR）资料，采用相关、合成分析的方法研究了2022年华南“龙舟水”异常与大气环流和海温异常的关系。结果表明，2022年“龙舟水”期间，东亚大槽、东北冷涡偏强，南下冷空气偏强，同时西太平洋副热带高压和南支槽均偏强，在华南存在明显水汽辐合。2022年发生的拉尼娜事件，大气环流对其有明显响应，Walker环流增强，华南对流明显加强，菲律宾以东存在异常反气旋环流，副高加强导致其西北侧的西南风加强，向华南水汽输送显著增强，同时华南存在显著的上升运动。大气环流和海温的异常导致2022年华南极端“龙舟水”。
2022年“龙舟水”期间（5月21日-6月21日），华南平均降雨量472.5 mm，为有气象记录以来历史同期第二多，其中广东为1951年以来历史同期第3多,广西为历史同期最多。受其影响，珠江流域出现流域性洪水，北江流域出现特大洪水，造成严重洪涝灾害。利用华南192个国家气象观测站逐日降水资料，NCEP/NCAR大气环流再分析资料,NOAA月平均海表温度资料（ERSST V5）、向外长波辐射（OLR）资料，采用相关、合成分析的方法研究了2022年华南“龙舟水”异常与大气环流和海温异常的关系。结果表明，2022年“龙舟水”期间，东亚大槽、东北冷涡偏强，南下冷空气偏强，同时西太平洋副热带高压和南支槽均偏强，在华南存在明显水汽辐合。2022年发生的拉尼娜事件，大气环流对其有明显响应，Walker环流增强，华南对流明显加强，菲律宾以东存在异常反气旋环流，副高加强导致其西北侧的西南风加强，向华南水汽输送显著增强，同时华南存在显著的上升运动。大气环流和海温的异常导致2022年华南极端“龙舟水”。
在线获得:2023-03-22, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20221025001
摘要：
采用1979—2020年观测和再分析资料,本文研究了年际时间尺度上初夏(5—6月)东北亚气温异常月际转折的基本特征,以及欧洲东部土壤湿度异常对其的影响及可能物理过程。结果表明：年际时间尺度上东北亚初夏气温异常月际演变的主导模态为转折模态,即5月偏暖(冷)则6月偏冷(暖)；转折模态的形成直接源于东北亚地区环流异常的转折。进一步分析发现,5月欧洲东部土壤湿度偏低往往导致东北亚5月偏暖而6月偏冷,可能的物理过程如下：5月土壤湿度偏低导致局地土壤温度和对流层低层增温,进而造成地中海地区(欧洲北部)对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱(增强),相应地高频瞬变波活动减弱(增强),并通过瞬变涡度强迫有利于欧洲中东部形成异常高压和Rossby波波源；相关的Rossby波沿极锋急流东传,导致东北亚为准正压的异常高压,地表升温。土壤湿度异常可持续到6月,但强度减弱；类似地,其可通过瞬变涡度强迫有利于异常高压和Rossby波波源的形成,但中心西移至欧洲西部；相关Rossby波活动导致东北亚为准正压的异常低压,地表降温。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常相关的 Rossby波的活动特征(波源、活动中心和传播路径)存在明显差异,这与两个月欧亚北部大气平均态的差异密切相关。当5月欧洲东部土壤湿度偏高时,上述物理过程则大致相反。
采用1979—2020年观测和再分析资料,本文研究了年际时间尺度上初夏(5—6月)东北亚气温异常月际转折的基本特征,以及欧洲东部土壤湿度异常对其的影响及可能物理过程。结果表明：年际时间尺度上东北亚初夏气温异常月际演变的主导模态为转折模态,即5月偏暖(冷)则6月偏冷(暖)；转折模态的形成直接源于东北亚地区环流异常的转折。进一步分析发现,5月欧洲东部土壤湿度偏低往往导致东北亚5月偏暖而6月偏冷,可能的物理过程如下：5月土壤湿度偏低导致局地土壤温度和对流层低层增温,进而造成地中海地区(欧洲北部)对流层低层经向温度梯度和大气斜压性减弱(增强),相应地高频瞬变波活动减弱(增强),并通过瞬变涡度强迫有利于欧洲中东部形成异常高压和Rossby波波源；相关的Rossby波沿极锋急流东传,导致东北亚为准正压的异常高压,地表升温。土壤湿度异常可持续到6月,但强度减弱；类似地,其可通过瞬变涡度强迫有利于异常高压和Rossby波波源的形成,但中心西移至欧洲西部；相关Rossby波活动导致东北亚为准正压的异常低压,地表降温。5月和6月欧洲东部土壤湿度异常相关的 Rossby波的活动特征(波源、活动中心和传播路径)存在明显差异,这与两个月欧亚北部大气平均态的差异密切相关。当5月欧洲东部土壤湿度偏高时,上述物理过程则大致相反。
在线获得:2023-02-17, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220324001
摘要：
基于国家气象信息中心收集整理的保定气象站1919年以来逐日最高和最低气温观测数据,首先,通过数据质量控制剔除原始观测资料中因人工观测或记录、仪器故障及数字化人工录入等导致的错误数据；其次,基于天津百年均一化逐日气温数据,利用标准化序列法对质控后的原始观测数据进行延长插补；进而,通过两种途径建立的年和月尺度参考序列,利用惩罚最大t检验(PMT)和分位数匹配法(QM),修正了插补后保定气象站日最高和最低气温序列中因数据插补、迁站和仪器变更等造成的非均一性影响,由此建立了河北保定1912—2019年均一化最高和最低气温日值序列。分析表明,构建的年平均气温距平序列百年尺度的年代际和趋势变化特点与Berkeley Earth-monthly、CRUTS4.03和GHCNV3基本一致,并且与整个京津冀区域相比,很好地反映出保定地区城市快速发展所带来的增暖变化特点。另外,从百年极端温度变化来看,保定地区1912年以来年和季节极端温度也是呈明显的增暖变化,年和秋季极端最低气温(TNn)的增暖趋势分别为0.340℃/10a 、0.404℃/10a,对应的气温日较差(DTR)分别为-0.118℃/10a、-0.215℃/10a(均通过95%显著性检验)。
基于国家气象信息中心收集整理的保定气象站1919年以来逐日最高和最低气温观测数据,首先,通过数据质量控制剔除原始观测资料中因人工观测或记录、仪器故障及数字化人工录入等导致的错误数据；其次,基于天津百年均一化逐日气温数据,利用标准化序列法对质控后的原始观测数据进行延长插补；进而,通过两种途径建立的年和月尺度参考序列,利用惩罚最大t检验(PMT)和分位数匹配法(QM),修正了插补后保定气象站日最高和最低气温序列中因数据插补、迁站和仪器变更等造成的非均一性影响,由此建立了河北保定1912—2019年均一化最高和最低气温日值序列。分析表明,构建的年平均气温距平序列百年尺度的年代际和趋势变化特点与Berkeley Earth-monthly、CRUTS4.03和GHCNV3基本一致,并且与整个京津冀区域相比,很好地反映出保定地区城市快速发展所带来的增暖变化特点。另外,从百年极端温度变化来看,保定地区1912年以来年和季节极端温度也是呈明显的增暖变化,年和秋季极端最低气温(TNn)的增暖趋势分别为0.340℃/10a 、0.404℃/10a,对应的气温日较差(DTR)分别为-0.118℃/10a、-0.215℃/10a(均通过95%显著性检验)。
在线获得:2022-12-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20210324001
摘要：
基于WRF预报模式、WRFDA Hybrid集合变分同化系统和ETKF方法，构建了面向城市气象观测网数据的快速更新混合同化系统。针对北京地区地基微波辐射计和风廓线雷达组网观测资料数据同化，开展了静态背景误差调整因子（特征长度尺度因子和方差因子）、局地化距离和集合权重系数4个重要参数敏感性试验研究。试验结果表明：当温度、相对湿度、U风和V风的特征长度尺度因子和方差因子分别调整为0.7/1.0、1.0/1.0、0.7/1.0和0.7/1.0，局地化距离和集合权重系数分别调整为11.2km和0.5时，快速更新混合同化系统的分析场均方根误差最小。为对比三种常用同化方案，开展了默认参数混合同化、最优参数混合同化、三维变分同化对比试验，试验结果表明：快速更新混合同化方案表现优于三维变分，且最优参数混合同化方案表现最好。相对于默认参数混合同化方案，最优参数混合同化方案在温度、湿度及风场的分析和预报上都更有优势；温湿风的分析场均方根误差分别最大降低了13%、19%和5%，12~24小时预报场的均方根误差分别最大降低了2%、12%和5%。
基于WRF预报模式、WRFDA Hybrid集合变分同化系统和ETKF方法，构建了面向城市气象观测网数据的快速更新混合同化系统。针对北京地区地基微波辐射计和风廓线雷达组网观测资料数据同化，开展了静态背景误差调整因子（特征长度尺度因子和方差因子）、局地化距离和集合权重系数4个重要参数敏感性试验研究。试验结果表明：当温度、相对湿度、U风和V风的特征长度尺度因子和方差因子分别调整为0.7/1.0、1.0/1.0、0.7/1.0和0.7/1.0，局地化距离和集合权重系数分别调整为11.2km和0.5时，快速更新混合同化系统的分析场均方根误差最小。为对比三种常用同化方案，开展了默认参数混合同化、最优参数混合同化、三维变分同化对比试验，试验结果表明：快速更新混合同化方案表现优于三维变分，且最优参数混合同化方案表现最好。相对于默认参数混合同化方案，最优参数混合同化方案在温度、湿度及风场的分析和预报上都更有优势；温湿风的分析场均方根误差分别最大降低了13%、19%和5%，12~24小时预报场的均方根误差分别最大降低了2%、12%和5%。
在线获得:2022-12-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20220306001
摘要：
基于中国气象局自主研发的全球集合预报系统CMA-GEPS，针对2020年6月-7月的长江中下游地区超强梅雨天气过程，开展了中国梅汛期强降水的预报能力分析。结果表明，西太副高的稳定维持及夏季风的持续增强为梅汛期强降水的发生提供了有利的动力和水汽条件。CMA-GEPS对西太副高各指数的快速调整趋势预报，可提前7-10天在预报中呈现；对西太副高强度和面积预报技巧与NCEP集合预报相当，表现为偏弱的估计，脊线和西伸脊点预报技巧与ECMWF集合预报相当，表现为脊线位置偏南，西伸脊点偏东的偏差。CMA-GEPS对东亚夏季风指数预报技巧在9天以上，较控制预报提前2天。CMA-GEPS的控制预报存在强度偏弱，雨带位置偏南的系统性偏差，和漏报现象；基于空间和时间权重修正的邻域方案TSWP，明显提高了大雨预报的技巧，减少了漏报的发生，优于控制预报和传统的单点概率预报，从而表明，TSWP方案对梅汛期大雨过程的预报是有效且合理的。
基于中国气象局自主研发的全球集合预报系统CMA-GEPS，针对2020年6月-7月的长江中下游地区超强梅雨天气过程，开展了中国梅汛期强降水的预报能力分析。结果表明，西太副高的稳定维持及夏季风的持续增强为梅汛期强降水的发生提供了有利的动力和水汽条件。CMA-GEPS对西太副高各指数的快速调整趋势预报，可提前7-10天在预报中呈现；对西太副高强度和面积预报技巧与NCEP集合预报相当，表现为偏弱的估计，脊线和西伸脊点预报技巧与ECMWF集合预报相当，表现为脊线位置偏南，西伸脊点偏东的偏差。CMA-GEPS对东亚夏季风指数预报技巧在9天以上，较控制预报提前2天。CMA-GEPS的控制预报存在强度偏弱，雨带位置偏南的系统性偏差，和漏报现象；基于空间和时间权重修正的邻域方案TSWP，明显提高了大雨预报的技巧，减少了漏报的发生，优于控制预报和传统的单点概率预报，从而表明，TSWP方案对梅汛期大雨过程的预报是有效且合理的。
在线获得:2022-09-15, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20211121001
摘要：
克拉玛依气象局研发了区域集合预报系统并已实现业务运行，该系统仅采用了集合变换卡尔曼滤波(ETKF)初值扰动，导致离散度发展受到限制，为改善区域集合预报的离散度，本文尝试在初值扰动基础上引入随机物理过程倾向(SPPT)模式扰动方案。本文首先开展了SPPT方案关键参数的敏感性试验，确定了适用于本系统的参数设置，构建了初值-物理过程扰动方案(ETKF-SPPT)，并与仅采用初值扰动的集合方案(ETKF)进行了对比，结果表明： ETKF初值扰动方法能够产生具有动力学结构的初值扰动，但是随着预报时效的延长，集合整体离散度增长很快达到饱和，并在侧边界约束下逐渐减小；ETKF初值扰动结合SPPT模式扰动可使集合离散度在各个预报时效均保持增长状态；集合预报检验结果表明，仅采用ETKF初值扰动的集合预报概率分布可靠性较低，概率预报准确性也较差；ETKF-SPPT方法可获得更好的概率预报结果，可靠性更好，均方根误差更低。对克拉玛依城区一次大风预报个例表明，ETKF方案对大风起风时间和量级把握较差，而ETKF-SPPT可以增加集合离散度，起风时间和风速预报更准确。综合而言，增加SPPT扰动可以有效改善克拉玛依区域集合预报系统的预报技巧。
克拉玛依气象局研发了区域集合预报系统并已实现业务运行，该系统仅采用了集合变换卡尔曼滤波(ETKF)初值扰动，导致离散度发展受到限制，为改善区域集合预报的离散度，本文尝试在初值扰动基础上引入随机物理过程倾向(SPPT)模式扰动方案。本文首先开展了SPPT方案关键参数的敏感性试验，确定了适用于本系统的参数设置，构建了初值-物理过程扰动方案(ETKF-SPPT)，并与仅采用初值扰动的集合方案(ETKF)进行了对比，结果表明： ETKF初值扰动方法能够产生具有动力学结构的初值扰动，但是随着预报时效的延长，集合整体离散度增长很快达到饱和，并在侧边界约束下逐渐减小；ETKF初值扰动结合SPPT模式扰动可使集合离散度在各个预报时效均保持增长状态；集合预报检验结果表明，仅采用ETKF初值扰动的集合预报概率分布可靠性较低，概率预报准确性也较差；ETKF-SPPT方法可获得更好的概率预报结果，可靠性更好，均方根误差更低。对克拉玛依城区一次大风预报个例表明，ETKF方案对大风起风时间和量级把握较差，而ETKF-SPPT可以增加集合离散度，起风时间和风速预报更准确。综合而言，增加SPPT扰动可以有效改善克拉玛依区域集合预报系统的预报技巧。
在线获得:2022-09-07, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20211228001
摘要：
积雪作为地球上水资源的贮存方式之一，对土壤湿度和淡水分布产生着重要的影响。中国领土南北跨越纬度约50度，积雪分布广泛，研究积雪时空动态具有重要意义。本文基于风云三号气象卫星的积雪产品数据（Snow Cover，SNC），提出了基于经验模态分解的趋势提取方法，探讨了中国2010-2019年的积雪时空动态及变化趋势。结果表明：1）中国积雪覆盖频率（Snow Cover Frequency ,SCF）具有显著的季节性特征，呈现先增加后减少的特点，每年二、三月达到当年最大SCF，东北的年际SCF有显著下降的趋势，其他地区变化不大。2）内蒙古和新疆的积雪覆盖率（Snow Cover Rate，SCR）近10年分别下降了1.6%和1.5%，其他地区SCR变化不显著；主要积雪覆盖区SCR均在2016年发生由增加到减少的转变。本研究对掌握中国典型积雪覆盖区的时空动态以及后续探讨积雪与气温、降水等影响因子的关系有重要意义。同时通过风云气象卫星的数据得出相关成果，加强风云三号卫星观测资料的应用。 关键词: 风云三号气象卫星；积雪覆盖频率；积雪覆盖率；经验模态分解；时空动态
积雪作为地球上水资源的贮存方式之一，对土壤湿度和淡水分布产生着重要的影响。中国领土南北跨越纬度约50度，积雪分布广泛，研究积雪时空动态具有重要意义。本文基于风云三号气象卫星的积雪产品数据（Snow Cover，SNC），提出了基于经验模态分解的趋势提取方法，探讨了中国2010-2019年的积雪时空动态及变化趋势。结果表明：1）中国积雪覆盖频率（Snow Cover Frequency ,SCF）具有显著的季节性特征，呈现先增加后减少的特点，每年二、三月达到当年最大SCF，东北的年际SCF有显著下降的趋势，其他地区变化不大。2）内蒙古和新疆的积雪覆盖率（Snow Cover Rate，SCR）近10年分别下降了1.6%和1.5%，其他地区SCR变化不显著；主要积雪覆盖区SCR均在2016年发生由增加到减少的转变。本研究对掌握中国典型积雪覆盖区的时空动态以及后续探讨积雪与气温、降水等影响因子的关系有重要意义。同时通过风云气象卫星的数据得出相关成果，加强风云三号卫星观测资料的应用。 关键词: 风云三号气象卫星；积雪覆盖频率；积雪覆盖率；经验模态分解；时空动态
在线获得:2022-09-01, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20220623001
摘要：
本文基于上海超大城市试验期间宝山国家基本气象站部署毫米波云雷达在2019年的观测数据,辅以激光雨滴谱、微雨雷达、探空资料、风云四号卫星产品、地面雨量计等多源观测数据,从探测稳定性、探测能力、基数据和产品数据探测合理性等方面开展了毫米波云雷达观测质量评估。结果表明：毫米波云雷达在试验期间仅出现单次软件故障,且基数据全年获取率高于95%,探测稳定性较好；毫米波云雷达各高度最小可测回波强度位于-40至-20 dBZ区间,并随高度呈现出与理论相符的指数递减；9 km高度以下最小回波强度变化小于2 dB,最小回波探测能力稳定性较高,在降水率达到4-5 mm/h时,毫米波云雷达会出现强衰减导致的虚假晴空区。虽然多部毫米波云雷达的基数据存在差异,但与地面雨滴谱计算回波强度和微型雨雷达观测回波强度具有一致的垂直分布及时间演变特征。毫米波云雷达探测云顶云底高度与探空资料估算云顶云底高度、风云四号卫星反演云顶高度具有一定的一致性。拼接缝和距离旁瓣虚假回波是较为直观且能够对业务化应用产生直接影响的问题。本文末从上海气象自身发展需求出发,从业务化应用的角度对当前毫米波云雷达提出了改进建议。
本文基于上海超大城市试验期间宝山国家基本气象站部署毫米波云雷达在2019年的观测数据,辅以激光雨滴谱、微雨雷达、探空资料、风云四号卫星产品、地面雨量计等多源观测数据,从探测稳定性、探测能力、基数据和产品数据探测合理性等方面开展了毫米波云雷达观测质量评估。结果表明：毫米波云雷达在试验期间仅出现单次软件故障,且基数据全年获取率高于95%,探测稳定性较好；毫米波云雷达各高度最小可测回波强度位于-40至-20 dBZ区间,并随高度呈现出与理论相符的指数递减；9 km高度以下最小回波强度变化小于2 dB,最小回波探测能力稳定性较高,在降水率达到4-5 mm/h时,毫米波云雷达会出现强衰减导致的虚假晴空区。虽然多部毫米波云雷达的基数据存在差异,但与地面雨滴谱计算回波强度和微型雨雷达观测回波强度具有一致的垂直分布及时间演变特征。毫米波云雷达探测云顶云底高度与探空资料估算云顶云底高度、风云四号卫星反演云顶高度具有一定的一致性。拼接缝和距离旁瓣虚假回波是较为直观且能够对业务化应用产生直接影响的问题。本文末从上海气象自身发展需求出发,从业务化应用的角度对当前毫米波云雷达提出了改进建议。
在线获得:2022-07-07, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20220503001
摘要：
利用1979–2018年青藏高原（高原）卫星积雪、华南地区261站逐日降水及ERA5再分析资料，探讨了高原冬季积雪与华南前汛期降水的联系。结果表明：1）高原西部积雪与华南前汛期降水的正相关关系最为稳定，其主要影响前汛期的锋面降水，对夏季风降水的影响较小；2）华南前汛期在高原西部积雪偏多年比偏少年偏早20天，使得前汛期降雨日数偏多，持续时间偏长，总降水量偏多，而降水强度受积雪的影响较小；3）高原积雪偏多年，积雪的冷却作用形成了低层异常反气旋环流，而东亚沿岸为“+-+”的位势高度异常，中纬度“西高东低”的环流配置有利于中高纬冷空气南侵，使得华南上空温度偏低，同时偏强偏南的西太平洋副热带高压加强了低纬地区偏南气流和水汽输送。3-4月锋面在华南北部南北摆动，四月初偏北干冷空气南侵和偏南暖湿气流的持续北推使得锋面加强，触发了前汛期的较早建立；积雪偏少年冷空气和偏南暖湿气流均较弱，华南北部锋面在四月初中断，四月中下旬华南北部锋面在偏北弱冷空气和偏南暖湿气流的共同作用下重新建立，从而华南前汛期开始偏晚。
利用1979–2018年青藏高原（高原）卫星积雪、华南地区261站逐日降水及ERA5再分析资料，探讨了高原冬季积雪与华南前汛期降水的联系。结果表明：1）高原西部积雪与华南前汛期降水的正相关关系最为稳定，其主要影响前汛期的锋面降水，对夏季风降水的影响较小；2）华南前汛期在高原西部积雪偏多年比偏少年偏早20天，使得前汛期降雨日数偏多，持续时间偏长，总降水量偏多，而降水强度受积雪的影响较小；3）高原积雪偏多年，积雪的冷却作用形成了低层异常反气旋环流，而东亚沿岸为“+-+”的位势高度异常，中纬度“西高东低”的环流配置有利于中高纬冷空气南侵，使得华南上空温度偏低，同时偏强偏南的西太平洋副热带高压加强了低纬地区偏南气流和水汽输送。3-4月锋面在华南北部南北摆动，四月初偏北干冷空气南侵和偏南暖湿气流的持续北推使得锋面加强，触发了前汛期的较早建立；积雪偏少年冷空气和偏南暖湿气流均较弱，华南北部锋面在四月初中断，四月中下旬华南北部锋面在偏北弱冷空气和偏南暖湿气流的共同作用下重新建立，从而华南前汛期开始偏晚。
在线获得:2022-06-22, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220406001
摘要：
基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源观测资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有利于台风远距离降水(TRP)区北侧的北风增强,同时TRP区域和台风“利奇马”之间的低层偏南气流增强,共同增强TRP区域内的低层相对涡度,有利于TRP增强。相对涡度的散度项是影响TRP增强或减弱的关键作用项。在TRP增强阶段,有利于暴雨增强的正涡度主要由散度项贡献；负的散度项贡献导致相对涡度减小,TRP雨强也随即减弱。TRP雨强和区域内的水汽含量密切相关。500 hPa上TRP区域内的水汽由局地和台风“利奇马”共同贡献,700 hPa的水汽主要由“利奇马”台风贡献,850 hPa的水汽由局地和两个台风共同输送,其中台风“罗莎”的贡献略大一些。
基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源观测资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有利于台风远距离降水(TRP)区北侧的北风增强,同时TRP区域和台风“利奇马”之间的低层偏南气流增强,共同增强TRP区域内的低层相对涡度,有利于TRP增强。相对涡度的散度项是影响TRP增强或减弱的关键作用项。在TRP增强阶段,有利于暴雨增强的正涡度主要由散度项贡献；负的散度项贡献导致相对涡度减小,TRP雨强也随即减弱。TRP雨强和区域内的水汽含量密切相关。500 hPa上TRP区域内的水汽由局地和台风“利奇马”共同贡献,700 hPa的水汽主要由“利奇马”台风贡献,850 hPa的水汽由局地和两个台风共同输送,其中台风“罗莎”的贡献略大一些。
在线获得:2022-06-06, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220215001
摘要：
近年来南京O3污染逐渐加剧，为了了解本地及周边城市排放对南京O3的影响，本研究利用源导向的WRF/CMAQ区域空气质量模型对长三角2018年3月-10月O3污染季节的空气质量进行了模拟。通过追踪长三角41个城市的排放，探究了长三角地区对南京O3的传输特征以及不同风向下的来源贡献。结果表明：研究期间南京O3非污染日和污染日的本地贡献差异不大，分别为56.8%和49.5%；而污染发生时周边城市对南京O3的贡献由36.4%增加至46.3%，长三角以外地区的贡献由6.8%减少至4.7%。；南京O3污染日江苏省内对其贡献共占73.1%，而浙江省、安徽省和上海市分别贡献了10.8%、10.5%和0.95%。污染期间南京本地分别由NOx和VOCs作为前体物生成O3（分别记为O3N和O3V）的贡献比率约为7:13，说明南京本地VOCs对O3生成贡献较大。污染日期间东南风和东北风占比分别为38.0%和35.9%，当主导风向为东北风时，上风向城市扬州对其贡献达13.6%；主导风向为东南风时，上风向城市常州（7.3%）、镇江（7.0%）和无锡（6.5%）对南京O3的贡献较大。因此，南京O3污染控制应考虑根据不同风向对上风向城市群的区域联防联控控制策略。
近年来南京O3污染逐渐加剧，为了了解本地及周边城市排放对南京O3的影响，本研究利用源导向的WRF/CMAQ区域空气质量模型对长三角2018年3月-10月O3污染季节的空气质量进行了模拟。通过追踪长三角41个城市的排放，探究了长三角地区对南京O3的传输特征以及不同风向下的来源贡献。结果表明：研究期间南京O3非污染日和污染日的本地贡献差异不大，分别为56.8%和49.5%；而污染发生时周边城市对南京O3的贡献由36.4%增加至46.3%，长三角以外地区的贡献由6.8%减少至4.7%。；南京O3污染日江苏省内对其贡献共占73.1%，而浙江省、安徽省和上海市分别贡献了10.8%、10.5%和0.95%。污染期间南京本地分别由NOx和VOCs作为前体物生成O3（分别记为O3N和O3V）的贡献比率约为7:13，说明南京本地VOCs对O3生成贡献较大。污染日期间东南风和东北风占比分别为38.0%和35.9%，当主导风向为东北风时，上风向城市扬州对其贡献达13.6%；主导风向为东南风时，上风向城市常州（7.3%）、镇江（7.0%）和无锡（6.5%）对南京O3的贡献较大。因此，南京O3污染控制应考虑根据不同风向对上风向城市群的区域联防联控控制策略。
在线获得:2022-06-02, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210811002
摘要：
本文利用24个CMIP6全球气候模式的逐日降水模拟资料，基于广义极值分布（GEV）模型，研究了全球增暖1.5/2℃下我国20、50和100年重现期极端降水的未来风险变化。可以发现，相对于历史时期（1995-2014），全球升温1.5℃和2℃下极端降水发生概率风险空间分布相近，总体上呈现增加趋势，但额外增暖0.5℃将导致更高的风险。如50年重现期极端降水，在增暖1.5/2℃下其重现期将分别变为17/14年，极端降水将变得更加频繁。不同区域对气候变暖的响应存在区域差异，其中中国西部长江黄河中上游和青藏高原地区、中国东部长江黄河中下游及其以南地区，极端降水发生概率比达到3以上，局部更是达到5以上，为我国极端降水气候变化响应高敏感区域。进一步，基于概率分布函数从理论角度探讨了位置和尺度参数对发生概率风险的影响与贡献度量，并用于探讨极端降水气候平均态和变率变化对极端降水发生风险的影响，结果显示：位置和尺度参数的增量变化、风险变化率存在着显著的东西部差异，从而导致极端降水发生风险的影响因素存在差异。如中国西部尽管极端降水气候平均态和变率变化幅度不大，但因风险变化率较高，从而导致该区域的发生风险大幅增加；与之相反，中国东部风险变化率较小，但气候平均态和年际变率增幅较大，同样导致该区域风险增加依然较高；此外，相对于位置参数，全国大部分区域主要是尺度参数的变化导致极端降水未来风险增大。
本文利用24个CMIP6全球气候模式的逐日降水模拟资料，基于广义极值分布（GEV）模型，研究了全球增暖1.5/2℃下我国20、50和100年重现期极端降水的未来风险变化。可以发现，相对于历史时期（1995-2014），全球升温1.5℃和2℃下极端降水发生概率风险空间分布相近，总体上呈现增加趋势，但额外增暖0.5℃将导致更高的风险。如50年重现期极端降水，在增暖1.5/2℃下其重现期将分别变为17/14年，极端降水将变得更加频繁。不同区域对气候变暖的响应存在区域差异，其中中国西部长江黄河中上游和青藏高原地区、中国东部长江黄河中下游及其以南地区，极端降水发生概率比达到3以上，局部更是达到5以上，为我国极端降水气候变化响应高敏感区域。进一步，基于概率分布函数从理论角度探讨了位置和尺度参数对发生概率风险的影响与贡献度量，并用于探讨极端降水气候平均态和变率变化对极端降水发生风险的影响，结果显示：位置和尺度参数的增量变化、风险变化率存在着显著的东西部差异，从而导致极端降水发生风险的影响因素存在差异。如中国西部尽管极端降水气候平均态和变率变化幅度不大，但因风险变化率较高，从而导致该区域的发生风险大幅增加；与之相反，中国东部风险变化率较小，但气候平均态和年际变率增幅较大，同样导致该区域风险增加依然较高；此外，相对于位置参数，全国大部分区域主要是尺度参数的变化导致极端降水未来风险增大。
在线获得:2022-05-23, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20220503002
摘要：
风廓线雷达是一种新型的测风雷达，能够探测大气水平风的垂直分布，提供高时空分辨率的风场信息，在我国气象业务中发挥着越来越重要的作用。但是，我国风廓线雷达型号众多，资料质量差别较大，为了更好地对风廓线雷达探测资料进行应用，提高数值预报水平，本文利用FNL资料、探空资料对2019年6月～9月位于中国华北地区20个站点共5种型号（CFL-06、GLC-24、TWP8-L、CFL-03、CLC-11-D）的边界层风廓线雷达资料进行了质量评估，结果表明：各型号雷达均具有较强的探测能力，但不同雷达在水平风资料数据获取率以及有效探测高度上差异极大。不区分天气状况时，所有型号雷达均为V风质量优于U风质量。TWP8-L雷达U风测风质量相对最佳，CFL-03雷达紧随其后，GLC-24雷达U风测风质量最差，V风质量则差异不大，U风数据使用前需进行偏差订正以及质量控制。风廓线雷达观测对于降水较为敏感，降水使各型号雷达数据获取率在底层减小，中高层增加，增幅最大达到53%，但探测能力加强并不代表测风质量增加，统计结果表明降水也是造成U风平均误差以及均方根误差较高的重要原因，其中，GLC-24、CLC-11-D雷达对降水最为敏感，降水状态相较于非降水状态均方根误差增幅均达到了5.5m/s以上，降水情况下的U风及V风资料需进行进一步质量控制才可使用。
风廓线雷达是一种新型的测风雷达，能够探测大气水平风的垂直分布，提供高时空分辨率的风场信息，在我国气象业务中发挥着越来越重要的作用。但是，我国风廓线雷达型号众多，资料质量差别较大，为了更好地对风廓线雷达探测资料进行应用，提高数值预报水平，本文利用FNL资料、探空资料对2019年6月～9月位于中国华北地区20个站点共5种型号（CFL-06、GLC-24、TWP8-L、CFL-03、CLC-11-D）的边界层风廓线雷达资料进行了质量评估，结果表明：各型号雷达均具有较强的探测能力，但不同雷达在水平风资料数据获取率以及有效探测高度上差异极大。不区分天气状况时，所有型号雷达均为V风质量优于U风质量。TWP8-L雷达U风测风质量相对最佳，CFL-03雷达紧随其后，GLC-24雷达U风测风质量最差，V风质量则差异不大，U风数据使用前需进行偏差订正以及质量控制。风廓线雷达观测对于降水较为敏感，降水使各型号雷达数据获取率在底层减小，中高层增加，增幅最大达到53%，但探测能力加强并不代表测风质量增加，统计结果表明降水也是造成U风平均误差以及均方根误差较高的重要原因，其中，GLC-24、CLC-11-D雷达对降水最为敏感，降水状态相较于非降水状态均方根误差增幅均达到了5.5m/s以上，降水情况下的U风及V风资料需进行进一步质量控制才可使用。
在线获得:2022-05-06, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20220207001
摘要：
针对气象因子对重大活动的影响和制约,从风险矩阵理论出发建立了以精细化气象要素分析为基础,考虑风险源(天气的危险性)、易损度(对活动的影响程度)两个方面的重大活动气象风险评估方法,并在国庆70周年庆祝活动气象保障工作中得到了应用与实践。通过对可能影响国庆70周年各项庆祝活动顺利举办的气象因子的调研分析和各类气象事件发生概率的统计及影响程度研判,评估了重要庆祝活动的气象风险等级,并绘制气象风险地图。国庆70周年庆祝活动期间主要气象风险(从高到低)依次为降水/阴雨、白天大风、雾—霾、夜晚大风、高温直晒、雷电、低温等。针对不同因素造成的风险,提出了风险控制措施与对策,为科学制定活动工作方案及活动顺利开展提供了重要参考,在重大活动气象保障工作中实现了由仅考虑高影响天气出现概率向基于影响的风险评估的转变,并取得了良好的服务效果。
针对气象因子对重大活动的影响和制约,从风险矩阵理论出发建立了以精细化气象要素分析为基础,考虑风险源(天气的危险性)、易损度(对活动的影响程度)两个方面的重大活动气象风险评估方法,并在国庆70周年庆祝活动气象保障工作中得到了应用与实践。通过对可能影响国庆70周年各项庆祝活动顺利举办的气象因子的调研分析和各类气象事件发生概率的统计及影响程度研判,评估了重要庆祝活动的气象风险等级,并绘制气象风险地图。国庆70周年庆祝活动期间主要气象风险(从高到低)依次为降水/阴雨、白天大风、雾—霾、夜晚大风、高温直晒、雷电、低温等。针对不同因素造成的风险,提出了风险控制措施与对策,为科学制定活动工作方案及活动顺利开展提供了重要参考,在重大活动气象保障工作中实现了由仅考虑高影响天气出现概率向基于影响的风险评估的转变,并取得了良好的服务效果。
在线获得:2022-05-06, DOI: :10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20211230001
摘要：
目前，数值预报已成为天气业务预报的主要支撑。然而由于数值模式本身的限制与不完善，预报结果普遍存在系统性偏差。不同预报模式通常具有不同的物理过程参数化方案、初始条件等，导致其预报能力各有千秋。为此，如何消除系统性偏差以及如何充分有效地利用不同模式的预报信息以获得更加准确的天气预报广受关注。近年来，利用统计理论与预报诊断，基于多个集合预报系统的多模式集成预报技术得到快速发展，已成为有效消除系统偏差从而提高天气预报技巧的一种统计后处理方法。针对气温、降水和风三个最基本的地面气象要素，首先依据预报形式将应用范围较广的简单集合平均、消除偏差集合平均、超级集合、贝叶斯模式平均、集合模式输出统计等加权或等权平均多模式集成技术分成确定性预报和概率预报两大类进行系统地介绍。最后，讨论使用和发展多模式集成技术需要关注的问题，包括考虑参与集成的模式个数；发展降水、风速分级预报模型；发展基于机器学习的多模式集成新技术。
目前，数值预报已成为天气业务预报的主要支撑。然而由于数值模式本身的限制与不完善，预报结果普遍存在系统性偏差。不同预报模式通常具有不同的物理过程参数化方案、初始条件等，导致其预报能力各有千秋。为此，如何消除系统性偏差以及如何充分有效地利用不同模式的预报信息以获得更加准确的天气预报广受关注。近年来，利用统计理论与预报诊断，基于多个集合预报系统的多模式集成预报技术得到快速发展，已成为有效消除系统偏差从而提高天气预报技巧的一种统计后处理方法。针对气温、降水和风三个最基本的地面气象要素，首先依据预报形式将应用范围较广的简单集合平均、消除偏差集合平均、超级集合、贝叶斯模式平均、集合模式输出统计等加权或等权平均多模式集成技术分成确定性预报和概率预报两大类进行系统地介绍。最后，讨论使用和发展多模式集成技术需要关注的问题，包括考虑参与集成的模式个数；发展降水、风速分级预报模型；发展基于机器学习的多模式集成新技术。
在线获得:2022-03-23, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20211229001
摘要：
为研究FM-120雾滴谱仪不同采样频率（5Hz、1Hz）对辐射雾微结构观测的影响，2020年冬季在连云港东海县开展了为期58d的雾外场精细化观测。在2020年12月28日一次辐射雾观测阶段使用5Hz和1Hz两台不同频率的雾滴谱仪进行辐射雾精细化观测研究。研究发现：相较于1Hz的观测结果，5Hz更容易观测到雾微物理量的极值。从整个雾过程来看，5Hz雾滴谱仪平均成1Hz后的结果在雾的生成和消散阶段与1Hz雾滴谱仪的原始结果的相似度较低，在雾的成熟和发展阶段相似度较高。从谱型来看，5Hz和1Hz观测到的谱型基本类似，主要差别出现在峰值。5Hz和1Hz均能反映此次雾过程中不同阶段微物理之间的关系，主要差别出现在雾的生成阶段, 可能为5Hz在此阶段观测到的活化并凝结增长的新雾滴相对较少所导致。
为研究FM-120雾滴谱仪不同采样频率（5Hz、1Hz）对辐射雾微结构观测的影响，2020年冬季在连云港东海县开展了为期58d的雾外场精细化观测。在2020年12月28日一次辐射雾观测阶段使用5Hz和1Hz两台不同频率的雾滴谱仪进行辐射雾精细化观测研究。研究发现：相较于1Hz的观测结果，5Hz更容易观测到雾微物理量的极值。从整个雾过程来看，5Hz雾滴谱仪平均成1Hz后的结果在雾的生成和消散阶段与1Hz雾滴谱仪的原始结果的相似度较低，在雾的成熟和发展阶段相似度较高。从谱型来看，5Hz和1Hz观测到的谱型基本类似，主要差别出现在峰值。5Hz和1Hz均能反映此次雾过程中不同阶段微物理之间的关系，主要差别出现在雾的生成阶段, 可能为5Hz在此阶段观测到的活化并凝结增长的新雾滴相对较少所导致。
在线获得:2022-03-14, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb. 20220303002
摘要：
全球CO2浓度增加造成的全球变暖已成为人类亟需解决的问题，陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色，吸收了30%左右的人类活动排放CO2。本文调研分析了陆地生态系统固碳速率空间估算方法，包括样地调查、通量监测、模型模拟、遥感估算等，梳理了各种估算方法的研究现状与进展。样地调查、通量观测等方法可以提供点尺度的固碳速率直接测量信息，但存在观测样本有限、空间代表性不足等问题。模型模拟方法可以从机理的角度描述了陆地碳、水、能量循环，模拟预测陆地生态系统固碳速率的状态和变化，然而，在模型建立过程中，抽象和简化会引入结构与假设的不确定性，以及模型驱动数据引入的不确定性等问题是碳循环模型模拟方法面临的一大挑战。卫星遥感具有全球覆盖、精细分辨率、时间序列观测等优点，结合机器学习方法，为地球大数据驱动的全球碳源汇估算提供了新的研究范式。但是，当前各种固碳速率的监测方法还没有满足高度时空异质性的陆地生态系统固碳量监测需求，未来需要整合地面观测、模型模拟和卫星遥感等多种技术手段，提供区域和全球尺度的陆地生态系统碳汇精确估算方法体系和科学数据产品。
全球CO2浓度增加造成的全球变暖已成为人类亟需解决的问题，陆地生态系统在过去几十年一直扮演着重要的碳汇角色，吸收了30%左右的人类活动排放CO2。本文调研分析了陆地生态系统固碳速率空间估算方法，包括样地调查、通量监测、模型模拟、遥感估算等，梳理了各种估算方法的研究现状与进展。样地调查、通量观测等方法可以提供点尺度的固碳速率直接测量信息，但存在观测样本有限、空间代表性不足等问题。模型模拟方法可以从机理的角度描述了陆地碳、水、能量循环，模拟预测陆地生态系统固碳速率的状态和变化，然而，在模型建立过程中，抽象和简化会引入结构与假设的不确定性，以及模型驱动数据引入的不确定性等问题是碳循环模型模拟方法面临的一大挑战。卫星遥感具有全球覆盖、精细分辨率、时间序列观测等优点，结合机器学习方法，为地球大数据驱动的全球碳源汇估算提供了新的研究范式。但是，当前各种固碳速率的监测方法还没有满足高度时空异质性的陆地生态系统固碳量监测需求，未来需要整合地面观测、模型模拟和卫星遥感等多种技术手段，提供区域和全球尺度的陆地生态系统碳汇精确估算方法体系和科学数据产品。
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2022,45(2): 280-291, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200719017
摘要：
利用美国NOAA海表温度资料,重点分析了北太平洋海温异常EOF第二模态Victoria模态(VM)与ENSO年际关系的非对称特征。研究发现,VM和ENSO在年代际尺度上相关性较弱,而在年际尺度上有很好的相关关系,两者同期为负相关,VM超前1 a为正相关。然而,正负VM事件与ENSO冷暖位相在年际尺度上的联系存在着一定的非对称性。正VM事件与同年冬季热带中东太平洋海温异常的联系较弱,但次年常有厄尔尼诺事件发生;相比较而言,负VM事件在同年一般都有厄尔尼诺事件伴随发生,而与次年冬季热带中东太平洋海温没有显著联系,且很少有ENSO事件发生。由此可见,正VM事件对次年厄尔尼诺的发生发展似乎有促进作用,可作为ENSO前期预报因子之一,而负VM事件不能作为ENSO的前期预报因子。
利用美国NOAA海表温度资料,重点分析了北太平洋海温异常EOF第二模态Victoria模态(VM)与ENSO年际关系的非对称特征。研究发现,VM和ENSO在年代际尺度上相关性较弱,而在年际尺度上有很好的相关关系,两者同期为负相关,VM超前1 a为正相关。然而,正负VM事件与ENSO冷暖位相在年际尺度上的联系存在着一定的非对称性。正VM事件与同年冬季热带中东太平洋海温异常的联系较弱,但次年常有厄尔尼诺事件发生;相比较而言,负VM事件在同年一般都有厄尔尼诺事件伴随发生,而与次年冬季热带中东太平洋海温没有显著联系,且很少有ENSO事件发生。由此可见,正VM事件对次年厄尔尼诺的发生发展似乎有促进作用,可作为ENSO前期预报因子之一,而负VM事件不能作为ENSO的前期预报因子。
2014,37(5): 642-652, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20121017006
摘要：
利用新一代中尺度研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,简称 WRF)分别耦合多冠层、单冠层和平板模式三种情况进行南京地区2007年8月1日的天气过程模拟,分析不同城市冠层方案对南京气象场的模拟效果.在此基础上,结合模拟效果最好的城市冠层方案,研究南京城市下垫面的变化对其热岛的影响.结果表明:多冠层方案对近地面气温、10 m风场的模拟效果最好;城区的扩张使南京地区近地面气温升高,主要表现为城市区域夜间升温显著,并且导致热岛强度明显增强;城市扩张后,城区白天风速大范围地减小,同时热岛环流更加显著,且具有明显的城市热岛的“下游效应”.
利用新一代中尺度研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,简称 WRF)分别耦合多冠层、单冠层和平板模式三种情况进行南京地区2007年8月1日的天气过程模拟,分析不同城市冠层方案对南京气象场的模拟效果.在此基础上,结合模拟效果最好的城市冠层方案,研究南京城市下垫面的变化对其热岛的影响.结果表明:多冠层方案对近地面气温、10 m风场的模拟效果最好;城区的扩张使南京地区近地面气温升高,主要表现为城市区域夜间升温显著,并且导致热岛强度明显增强;城市扩张后,城区白天风速大范围地减小,同时热岛环流更加显著,且具有明显的城市热岛的“下游效应”.
摘要：
利用多种类型资料,对2009年6月29—30日引发鄂皖境内梅雨锋特大暴雨过程的天气形势和中尺度对流系统(MCSs)进行了初步分析,揭示了梅雨锋暴雨系统的多尺度结构特征,并用中尺度模式WRF对梅雨锋暴雨系统进行了9 km三重双向嵌套大区域精细模拟,再采用Morlet小波变换对模式输出进行空间带通滤波,分离出〖WTBX〗α、β和γ〖WTB1〗中尺度系统,对不同中尺度系统的热力动力三维空间结构特征进行了研究。结果表明:梅雨锋特大暴雨由梅雨锋上多个不同尺度的MCSs活动造成,这些不同尺度的MCSs在卫星云图和雷达回波上呈现出不同的特点。在〖WTBX〗α、β和γ〖WTB1〗中尺度上,梅雨锋暴雨中尺度系统在水平和垂直方向上的动力、热力结构特征存在着明显的差异,〖WTBX〗α、β中尺度系统具有明显的垂直环流,而γ中尺度系统则具有惯性重力波特征,往往嵌套在α、β〖WTB1〗中尺度系统内发生发展。最后,提出了典型梅雨锋暴雨系统的物理概念模型。
利用多种类型资料,对2009年6月29—30日引发鄂皖境内梅雨锋特大暴雨过程的天气形势和中尺度对流系统(MCSs)进行了初步分析,揭示了梅雨锋暴雨系统的多尺度结构特征,并用中尺度模式WRF对梅雨锋暴雨系统进行了9 km三重双向嵌套大区域精细模拟,再采用Morlet小波变换对模式输出进行空间带通滤波,分离出〖WTBX〗α、β和γ〖WTB1〗中尺度系统,对不同中尺度系统的热力动力三维空间结构特征进行了研究。结果表明:梅雨锋特大暴雨由梅雨锋上多个不同尺度的MCSs活动造成,这些不同尺度的MCSs在卫星云图和雷达回波上呈现出不同的特点。在〖WTBX〗α、β和γ〖WTB1〗中尺度上,梅雨锋暴雨中尺度系统在水平和垂直方向上的动力、热力结构特征存在着明显的差异,〖WTBX〗α、β中尺度系统具有明显的垂直环流,而γ中尺度系统则具有惯性重力波特征,往往嵌套在α、β〖WTB1〗中尺度系统内发生发展。最后,提出了典型梅雨锋暴雨系统的物理概念模型。
2019,42(4): 631-640, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20170815015
摘要：
多普勒天气雷达探测过程中的非气象因子会显著影响雷达资料的定量化应用，在雷达基数据的应用前需对雷达资料进行抑制地物杂波、去距离折叠和退速度模糊等质量控制。本文在现有的自动识别地物回波方法的基础上，提出了基于支持向量机（Support Vector Machine，SVM）识别雷达地物杂波的方法，2013年6-8月对安庆和常州两地的CINRAD/SA雷达观测资料进行雷达地物回波识别，并将其与运用人工神经网络（Artificial Neural Networks，ANNs）识别的结果进行对比，结果表明支持向量机方法能够取得更好的效果。在地物、降水回波总样本识别和地物回波识别方面更为有效；降水回波的误判方面，神经网络略优于支持向量机，但两者差异不大，都将降水回波的误判率控制在了一个较小的范围内；另外支持向量机方法较之神经网络方法对于训练样本数目的依赖性较小，在训练样本较少时，支持向量机方法仍能保持有效的识别效果。
多普勒天气雷达探测过程中的非气象因子会显著影响雷达资料的定量化应用，在雷达基数据的应用前需对雷达资料进行抑制地物杂波、去距离折叠和退速度模糊等质量控制。本文在现有的自动识别地物回波方法的基础上，提出了基于支持向量机（Support Vector Machine，SVM）识别雷达地物杂波的方法，2013年6-8月对安庆和常州两地的CINRAD/SA雷达观测资料进行雷达地物回波识别，并将其与运用人工神经网络（Artificial Neural Networks，ANNs）识别的结果进行对比，结果表明支持向量机方法能够取得更好的效果。在地物、降水回波总样本识别和地物回波识别方面更为有效；降水回波的误判方面，神经网络略优于支持向量机，但两者差异不大，都将降水回波的误判率控制在了一个较小的范围内；另外支持向量机方法较之神经网络方法对于训练样本数目的依赖性较小，在训练样本较少时，支持向量机方法仍能保持有效的识别效果。
2023,46(3): 332-344, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20230303001
摘要：
针对中国南方极端气候事件成因,本研究综合考虑高温、少雨和干燥三种极端事件,将其异常同时超出1959—2022年间1倍年际标准差定义为干热少雨复合事件,通过合成分析和相似环流-动力调整方法,研究了春季土壤湿度对夏季干热少雨复合事件的影响及物理机制,进一步对2022年夏季南方极端干热少雨复合事件开展深入分析。结果表明:1)中国南方地区春季土壤湿度与夏季气候局地耦合的热点与2022年夏季气温、降水和相对湿度的变率高值区基本吻合;2)春季长江流域及黄淮地区土壤偏干,且东南地区偏湿时,夏季出现干热少雨复合极端事件概率加大;3)春季土壤湿度通过调节局地蒸散和净辐射能量的分配影响夏季气候变率。本研究对改善干热少雨复合事件的预测具有重要参考价值。
针对中国南方极端气候事件成因,本研究综合考虑高温、少雨和干燥三种极端事件,将其异常同时超出1959—2022年间1倍年际标准差定义为干热少雨复合事件,通过合成分析和相似环流-动力调整方法,研究了春季土壤湿度对夏季干热少雨复合事件的影响及物理机制,进一步对2022年夏季南方极端干热少雨复合事件开展深入分析。结果表明:1)中国南方地区春季土壤湿度与夏季气候局地耦合的热点与2022年夏季气温、降水和相对湿度的变率高值区基本吻合;2)春季长江流域及黄淮地区土壤偏干,且东南地区偏湿时,夏季出现干热少雨复合极端事件概率加大;3)春季土壤湿度通过调节局地蒸散和净辐射能量的分配影响夏季气候变率。本研究对改善干热少雨复合事件的预测具有重要参考价值。
摘要：
大气中的风切变严重威胁飞机安全，尤其低空风切变是影响飞机起降的重要因素。利用多普勒雷达速度资料计算一维切向、一维径向与二维合成风切变，准确判断风切变的危险区域，能够及时为飞行及起降提供告警。针对多普勒雷达业务应用的主用户处理器PUP（Principal User Processor）上风切变自动识别产品存在的边缘识别较弱及定位误差较大等问题，根据多普勒雷达速度资料径向分布的特点，利用最小二乘法线性拟合优势，选择适于机载雷达参数的拟合窗口，对多个实例进行了识别分析。对比结果表明最小二乘法在识别效果、定位精度、边缘识别等方面优于PUP风切变自动识别产品，提高了风切变识别能力，有助于为机载雷达风切变识别及预警提供更好的依据。
大气中的风切变严重威胁飞机安全，尤其低空风切变是影响飞机起降的重要因素。利用多普勒雷达速度资料计算一维切向、一维径向与二维合成风切变，准确判断风切变的危险区域，能够及时为飞行及起降提供告警。针对多普勒雷达业务应用的主用户处理器PUP（Principal User Processor）上风切变自动识别产品存在的边缘识别较弱及定位误差较大等问题，根据多普勒雷达速度资料径向分布的特点，利用最小二乘法线性拟合优势，选择适于机载雷达参数的拟合窗口，对多个实例进行了识别分析。对比结果表明最小二乘法在识别效果、定位精度、边缘识别等方面优于PUP风切变自动识别产品，提高了风切变识别能力，有助于为机载雷达风切变识别及预警提供更好的依据。
摘要：
基于全国自动站观测降水量和CMORPH(CPC MORPHing technique)卫星反演降水资料,采用PDF(probability density function)和OI(optimal interpolation)两步融合方法生成了中国区域1 h、0.1°×0.1°分辨率的降水量融合产品。本文分别从产品误差的时空分布特征、不同降水量级和不同累积时间下的产品质量、三种站网密度下的融合效果以及对强降水过程监测能力等方面对比评估了融合降水产品质量。结果表明,融合降水产品有效利用了地面观测和卫星反演降水各自的优势,在降水量值和空间分布上均更为合理;融合产品平均偏差和均方根误差均减小,随时间的变化幅度不大且区域性分布特征减弱;融合产品与融合前的卫星反演降水产品相比在中雨(1.0～2.5 mm/h)、中到大雨(1.0～8.0 mm/h)、暴雨及以上(≥8.0 mm/h)的相对误差分别为-1.675%、小于15.0%、30.0%左右,且随着累积时间的增加,产品质量进一步提高;该产品能准确抓住强降水过程,在定量监测强降水中具有优势。
基于全国自动站观测降水量和CMORPH(CPC MORPHing technique)卫星反演降水资料,采用PDF(probability density function)和OI(optimal interpolation)两步融合方法生成了中国区域1 h、0.1°×0.1°分辨率的降水量融合产品。本文分别从产品误差的时空分布特征、不同降水量级和不同累积时间下的产品质量、三种站网密度下的融合效果以及对强降水过程监测能力等方面对比评估了融合降水产品质量。结果表明,融合降水产品有效利用了地面观测和卫星反演降水各自的优势,在降水量值和空间分布上均更为合理;融合产品平均偏差和均方根误差均减小,随时间的变化幅度不大且区域性分布特征减弱;融合产品与融合前的卫星反演降水产品相比在中雨(1.0～2.5 mm/h)、中到大雨(1.0～8.0 mm/h)、暴雨及以上(≥8.0 mm/h)的相对误差分别为-1.675%、小于15.0%、30.0%左右,且随着累积时间的增加,产品质量进一步提高;该产品能准确抓住强降水过程,在定量监测强降水中具有优势。
2021,44(1): 39-49, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20201113007
摘要：
北极是全球气候系统平衡的重要一环，近20 a全球变暖现象中，北极迅速增温及融冰是最为引人关注的问题之一。人类影响无疑是过去几十年北极变暖背后的最主要的原因及驱动力，但气候系统的内在自然变率对北极的影响也不容忽视。本文指出，北极变暖的自然影响因子有一部分来源于热带太平洋东部海温的变化，热带太平洋通过由东部海温异常所驱动的大尺度遥相关环流型来影响北极的气候系统，该影响过程在过去20 a的演化是由热带海温的冷异常趋势所触发的。海温的冷异常通过遥相关波列在北极建立起一个异常的高压系统，并通过对大气温度的绝热加热来增加大气向下的长波辐射以加速海冰的融化，该作用在北半球夏天尤为明显，且于2007-2012年达到最大强度。此热带海温异常可能与IPO （the Interdecadal Pacific Oscillation，太平洋年代际振荡）有关，且其对高纬气候的影响可能不同于典型ENSO对高纬气候的作用。通过对CMIP5气候模式的检验可发现，大部分模式对这个热带与北极联系的模拟都存在着显著的偏差和缺陷，具体原因仍需更多研究。本文给出了有关模式局限性的一些猜想，讨论了2020年夏季海冰快速融化的原因，并通过比较2020年夏季的环流异常与之前41 a （1979-2019年）与海冰融化紧密联系的大尺度环流型，进一步探究了2020年夏季热带东太平洋海温的冷异常对北极当季增温及融冰是否具有显著作用。
北极是全球气候系统平衡的重要一环，近20 a全球变暖现象中，北极迅速增温及融冰是最为引人关注的问题之一。人类影响无疑是过去几十年北极变暖背后的最主要的原因及驱动力，但气候系统的内在自然变率对北极的影响也不容忽视。本文指出，北极变暖的自然影响因子有一部分来源于热带太平洋东部海温的变化，热带太平洋通过由东部海温异常所驱动的大尺度遥相关环流型来影响北极的气候系统，该影响过程在过去20 a的演化是由热带海温的冷异常趋势所触发的。海温的冷异常通过遥相关波列在北极建立起一个异常的高压系统，并通过对大气温度的绝热加热来增加大气向下的长波辐射以加速海冰的融化，该作用在北半球夏天尤为明显，且于2007-2012年达到最大强度。此热带海温异常可能与IPO （the Interdecadal Pacific Oscillation，太平洋年代际振荡）有关，且其对高纬气候的影响可能不同于典型ENSO对高纬气候的作用。通过对CMIP5气候模式的检验可发现，大部分模式对这个热带与北极联系的模拟都存在着显著的偏差和缺陷，具体原因仍需更多研究。本文给出了有关模式局限性的一些猜想，讨论了2020年夏季海冰快速融化的原因，并通过比较2020年夏季的环流异常与之前41 a （1979-2019年）与海冰融化紧密联系的大尺度环流型，进一步探究了2020年夏季热带东太平洋海温的冷异常对北极当季增温及融冰是否具有显著作用。
2015,38(1): 27-36, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130626001
摘要：
利用MM5高分辨率数值模式模拟飓风Bonnie(1998)的资料,根据风垂直切变随时间的变化,将飓风Bonnie的发生、发展划分为3个阶段;在不同阶段中,通过分析飓风结构和强度的变化,研究其惯性稳定度的演变。结果表明,Bonnie在发生发展过程中具有很强的非对称性,并出现眼墙替换过程。在飓风结构发展中,较高的惯性稳定度发展与风暴的内核尺度发展一致;高惯性稳定度区提供抗径向运动,主要出现在主眼墙附近和内部区域,高惯性稳定度区的建立致使Rossby变形半径减小,风垂直切变影响减小,使得潜热释放集中于该区,有利于飓风加强,这是飓风内核发展的一个重要因素。
利用MM5高分辨率数值模式模拟飓风Bonnie(1998)的资料,根据风垂直切变随时间的变化,将飓风Bonnie的发生、发展划分为3个阶段;在不同阶段中,通过分析飓风结构和强度的变化,研究其惯性稳定度的演变。结果表明,Bonnie在发生发展过程中具有很强的非对称性,并出现眼墙替换过程。在飓风结构发展中,较高的惯性稳定度发展与风暴的内核尺度发展一致;高惯性稳定度区提供抗径向运动,主要出现在主眼墙附近和内部区域,高惯性稳定度区的建立致使Rossby变形半径减小,风垂直切变影响减小,使得潜热释放集中于该区,有利于飓风加强,这是飓风内核发展的一个重要因素。
摘要：
北大西洋年代际振荡(theAtlantic Multidecadal Oscillation,AMO)是发生在北大西洋区域空间上具有海盆尺度、时间上具有多十年尺度的海表温度(sea surface temperature,SST)准周期性暖冷异常变化。它具有65～80a周期,振幅为0.4℃。AMO的形成与热盐环流的准周期性振荡有关,它是气候系统的一种自然变率。诸多研究表明,AMO在北大西洋局地气候及全球其他区域气候演变中发挥了重要影响。欧亚大陆的表面气温,美国大陆、巴西东北部、西非以及南亚的降水,北大西洋飓风等都与之密切相关。AMO对东亚季风气候的年代际变化有显著的调制作用,暖位相AMO增强东亚夏季风,减弱冬季风,冷位相则相反。本文总结了这方面的研究进展,讨论了AMO对未来气候预测的意义,认为最近20多年来我国冬季的显著增暖与AMO处于暖位相有关,是人类温室气体强迫与暖位相AMO(自然因子)两种增暖影响相叠加的结果。随着AMO逐渐转入冷位相,我国冬季变暖趋势将放慢,并有望于21世纪20年代中期逆转。
北大西洋年代际振荡(theAtlantic Multidecadal Oscillation,AMO)是发生在北大西洋区域空间上具有海盆尺度、时间上具有多十年尺度的海表温度(sea surface temperature,SST)准周期性暖冷异常变化。它具有65～80a周期,振幅为0.4℃。AMO的形成与热盐环流的准周期性振荡有关,它是气候系统的一种自然变率。诸多研究表明,AMO在北大西洋局地气候及全球其他区域气候演变中发挥了重要影响。欧亚大陆的表面气温,美国大陆、巴西东北部、西非以及南亚的降水,北大西洋飓风等都与之密切相关。AMO对东亚季风气候的年代际变化有显著的调制作用,暖位相AMO增强东亚夏季风,减弱冬季风,冷位相则相反。本文总结了这方面的研究进展,讨论了AMO对未来气候预测的意义,认为最近20多年来我国冬季的显著增暖与AMO处于暖位相有关,是人类温室气体强迫与暖位相AMO(自然因子)两种增暖影响相叠加的结果。随着AMO逐渐转入冷位相,我国冬季变暖趋势将放慢,并有望于21世纪20年代中期逆转。
2016,39(6): 722-734, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20161028003
摘要：
本文主要分析了2014-2016年超强El Niño事件的发生发展过程与机理。结果表明，整个El Niño生命期长达2 a左右（2014年4月-2016年5月），其演变过程可划分为4个阶段：1）早期的西风连续爆发（2013年12月-2014年4月）。连续三次西风爆发不但改变了热带中东太平洋长期盛行的偏东信风，同时也开始改变了中东太平洋长达12 a的平均冷水状态，使海表温度开始增暖，在2014年初春超过0.5℃，标志着一次新的El Niño事件可能在赤道中太平洋发生。2）交替的减弱与增强期（2014年6月-2015年8月）。赤道西太平洋继续发生了6次西风爆发，不但维持和增强了赤道中东太平洋的增温，而且通过了两次（2014年5-8月与2015年1-3月）海洋增暖的减缓期或障碍期，使初生的El Niño事件不但未夭折，而且明显的增强为一次强El Niño事件。Niño3.4区海温指数在2015年8月达到2℃。相应，赤道太平洋次表层中也观测到有6次暖Kelvin波东传，其正的热含量距平不但维持了赤道中东太平洋的连续增暖，也使El Niño的类型由中部型向东部型过渡。3）发展的鼎盛期（2015年9月-2016年2月）。西风出现2次更强的爆发，相应中东赤道太平洋对流活动异常强盛，Niño3.4区快速增温，在2015年11月达到3℃，增强到其超强阶段。4）快速衰减阶段（2016年3-5月）。El Niño迅速从Niño3.4区的2℃减少到0.5℃。以后很快开始向冷海温过渡。2016年7-8月，Niño3.4区海温已接近-0.5℃。这种快速转换是延迟振子理论的一种体现。通过本文分析，可以得到，这次El Niño发生发展与冷暖位相转换的观测事实与目前的理论结果（如充电振荡与延迟振子理论）是一致的。正因为如此，基于这些理论的El Niño预报也是相当成功的。这清楚地表明El Niño理论研究的成果对于相关业务预报发展具有明显的科学支撑力。
本文主要分析了2014-2016年超强El Niño事件的发生发展过程与机理。结果表明，整个El Niño生命期长达2 a左右（2014年4月-2016年5月），其演变过程可划分为4个阶段：1）早期的西风连续爆发（2013年12月-2014年4月）。连续三次西风爆发不但改变了热带中东太平洋长期盛行的偏东信风，同时也开始改变了中东太平洋长达12 a的平均冷水状态，使海表温度开始增暖，在2014年初春超过0.5℃，标志着一次新的El Niño事件可能在赤道中太平洋发生。2）交替的减弱与增强期（2014年6月-2015年8月）。赤道西太平洋继续发生了6次西风爆发，不但维持和增强了赤道中东太平洋的增温，而且通过了两次（2014年5-8月与2015年1-3月）海洋增暖的减缓期或障碍期，使初生的El Niño事件不但未夭折，而且明显的增强为一次强El Niño事件。Niño3.4区海温指数在2015年8月达到2℃。相应，赤道太平洋次表层中也观测到有6次暖Kelvin波东传，其正的热含量距平不但维持了赤道中东太平洋的连续增暖，也使El Niño的类型由中部型向东部型过渡。3）发展的鼎盛期（2015年9月-2016年2月）。西风出现2次更强的爆发，相应中东赤道太平洋对流活动异常强盛，Niño3.4区快速增温，在2015年11月达到3℃，增强到其超强阶段。4）快速衰减阶段（2016年3-5月）。El Niño迅速从Niño3.4区的2℃减少到0.5℃。以后很快开始向冷海温过渡。2016年7-8月，Niño3.4区海温已接近-0.5℃。这种快速转换是延迟振子理论的一种体现。通过本文分析，可以得到，这次El Niño发生发展与冷暖位相转换的观测事实与目前的理论结果（如充电振荡与延迟振子理论）是一致的。正因为如此，基于这些理论的El Niño预报也是相当成功的。这清楚地表明El Niño理论研究的成果对于相关业务预报发展具有明显的科学支撑力。
2022,45(4): 502-511, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220529013
摘要：
IPCC第六次评估报告第二工作组(IPCC AR6 WGⅡ)重点关注气候变化的影响、风险、适应性和脆弱性。报告以最新的数据、翔实的证据、多元的方法定量评估了气候变化对自然和人类系统的影响。相比于AR5,AR6 WGⅡ取得了以下进展:1)内容上明确了气候变化的影响归因于人为气候强迫、非气候因子作用和天气敏感性识别等三类;气候变化带来的127个关键风险将变得广泛、普遍或不可逆转,将全球变暖限制在1.5℃,可大大减少气候变化对自然和人类系统的损失和破坏,指出来适应转型的重要性;2)在评估方法上,AR6采用了最新的SSPs和RCPs组合的SSPs情景,综合性更强;3) AR6对风险和解决方案的关注有所增加,并在AR5的基础上明确了5个“关注理由(RFCs)”的关键风险面临的风险水平将在较低的全球变暖水平上变为高到极高;4) AR6明确了气候行动的紧迫性,将适应和减缓相结合以支持气候恢复力(CRD)发展,指出了立即行动以应对气候风险的重要性和紧迫性。
IPCC第六次评估报告第二工作组(IPCC AR6 WGⅡ)重点关注气候变化的影响、风险、适应性和脆弱性。报告以最新的数据、翔实的证据、多元的方法定量评估了气候变化对自然和人类系统的影响。相比于AR5,AR6 WGⅡ取得了以下进展:1)内容上明确了气候变化的影响归因于人为气候强迫、非气候因子作用和天气敏感性识别等三类;气候变化带来的127个关键风险将变得广泛、普遍或不可逆转,将全球变暖限制在1.5℃,可大大减少气候变化对自然和人类系统的损失和破坏,指出来适应转型的重要性;2)在评估方法上,AR6采用了最新的SSPs和RCPs组合的SSPs情景,综合性更强;3) AR6对风险和解决方案的关注有所增加,并在AR5的基础上明确了5个“关注理由(RFCs)”的关键风险面临的风险水平将在较低的全球变暖水平上变为高到极高;4) AR6明确了气候行动的紧迫性,将适应和减缓相结合以支持气候恢复力(CRD)发展,指出了立即行动以应对气候风险的重要性和紧迫性。
2014,37(5): 653-664, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20111230001
摘要：
西北太平洋对流层低层大尺度低频环流季风涡旋与台风生成有密切的关系.利用时间滤波方法将季风涡旋和台风环流从逐日台风风场中分离出来,对两次季风涡旋活动个例分析发现,气旋初始扰动都首先出现在季风涡旋中心东部,一次季风涡旋活动可以伴随着一个或几个热带气旋的生成.通过进一步分析2000—2009年季风涡旋活动与热带气旋的生成关系发现,虽然季风涡旋的定义与环流强度和持续时间有关,但是热带气旋的生成位置大多数分布在季风涡旋的中心和东部,这可能与季风涡旋的Rossby波能量频散有关.
西北太平洋对流层低层大尺度低频环流季风涡旋与台风生成有密切的关系.利用时间滤波方法将季风涡旋和台风环流从逐日台风风场中分离出来,对两次季风涡旋活动个例分析发现,气旋初始扰动都首先出现在季风涡旋中心东部,一次季风涡旋活动可以伴随着一个或几个热带气旋的生成.通过进一步分析2000—2009年季风涡旋活动与热带气旋的生成关系发现,虽然季风涡旋的定义与环流强度和持续时间有关,但是热带气旋的生成位置大多数分布在季风涡旋的中心和东部,这可能与季风涡旋的Rossby波能量频散有关.
摘要：
利用IAEA\WMO\GNIP的降水稳定同位素资料，分析了中国降水稳定同位素的时空分布特征及其影响因素。结果表明，整体来看我国降水稳定同位素有明显的大陆效应和高度效应。各地大气降水线存在地域差异，内陆地区同一站点冬、夏半年也有明显差异，显示出水汽团特性的不同。不同地区降水稳定同位素（δ和过量氘）的季节变化特征明显不同，表明主要水汽来源存在季节性差异。通过对比长序列降水稳定同位素的年际变化与季风和ENSO指数的关系，发现ENSO与降水稳定同位素有显著的正相关，但不一定通过影响降水量来引起降水稳定同位素（stable isotope in precipitation, SIP）的变化。重点分析了我国降水量效应、温度效应的特点，指出沿海和西南等季风区主要受降水量的影响，北方非季风区温度效应起主要作用，交叉地带则两种效应都有影响。
利用IAEA\WMO\GNIP的降水稳定同位素资料，分析了中国降水稳定同位素的时空分布特征及其影响因素。结果表明，整体来看我国降水稳定同位素有明显的大陆效应和高度效应。各地大气降水线存在地域差异，内陆地区同一站点冬、夏半年也有明显差异，显示出水汽团特性的不同。不同地区降水稳定同位素（δ和过量氘）的季节变化特征明显不同，表明主要水汽来源存在季节性差异。通过对比长序列降水稳定同位素的年际变化与季风和ENSO指数的关系，发现ENSO与降水稳定同位素有显著的正相关，但不一定通过影响降水量来引起降水稳定同位素（stable isotope in precipitation, SIP）的变化。重点分析了我国降水量效应、温度效应的特点，指出沿海和西南等季风区主要受降水量的影响，北方非季风区温度效应起主要作用，交叉地带则两种效应都有影响。
摘要：
介绍了一种对Landsat卫星遥感影像逐像元进行大气校正模型,该模型基于MODTRAN大气辐射传输模型计算建立的查找表(look up table,LUT),并结合暗元目标法(dark object method,DOM),利用遥感影像自身的信息对遥感影像进行大气校正。以Landsat ETM+遥感影像为例,介绍了算法流程,同时给出了大气校正前后的对比结果。结果表明,利用该模型进行的影像逐像元的大气校正,能够有效地降低大气中的大气分子、水汽、臭氧、气溶胶粒子等对卫星遥感影像造成的影响,获得更加精确的地物真实反射率,有利于遥感信息的进一步定量提取和专题解译。
介绍了一种对Landsat卫星遥感影像逐像元进行大气校正模型,该模型基于MODTRAN大气辐射传输模型计算建立的查找表(look up table,LUT),并结合暗元目标法(dark object method,DOM),利用遥感影像自身的信息对遥感影像进行大气校正。以Landsat ETM+遥感影像为例,介绍了算法流程,同时给出了大气校正前后的对比结果。结果表明,利用该模型进行的影像逐像元的大气校正,能够有效地降低大气中的大气分子、水汽、臭氧、气溶胶粒子等对卫星遥感影像造成的影响,获得更加精确的地物真实反射率,有利于遥感信息的进一步定量提取和专题解译。
2015,38(2): 184-194, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20140508002
摘要：
利用观测海温资料和CMIP5模式模拟结果分析西北太平洋(120°E～120°W,20～60°N)海表温度的气候态和年代际变化特征。结果表明,所选22个模式可以较好地模拟出西北太平洋海表温度的气候特征及其年际、年代际变化特征;模式模拟的海表温度总体标准偏差在黑潮延伸体区域最大;绝大多数模式能模拟出海表温度的第一EOF模态;西北太平洋海表温度具有较明显的年代际振荡现象,13/22的模式模拟的海表温度存在明显的年代际振荡,同时海表温度气候态的模拟偏差对其周期振荡模拟的影响较大,尤其在黑潮延伸体区域。
利用观测海温资料和CMIP5模式模拟结果分析西北太平洋(120°E～120°W,20～60°N)海表温度的气候态和年代际变化特征。结果表明,所选22个模式可以较好地模拟出西北太平洋海表温度的气候特征及其年际、年代际变化特征;模式模拟的海表温度总体标准偏差在黑潮延伸体区域最大;绝大多数模式能模拟出海表温度的第一EOF模态;西北太平洋海表温度具有较明显的年代际振荡现象,13/22的模式模拟的海表温度存在明显的年代际振荡,同时海表温度气候态的模拟偏差对其周期振荡模拟的影响较大,尤其在黑潮延伸体区域。
摘要：
利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。
利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。
摘要：
超级单体风暴常伴随着冰雹、雷雨大风等强对流天气，最本质的特征是有一持久深厚的几千米尺度的涡旋———中气旋。利用2003-2009年福建龙岩新一代天气雷达观测到的32次超级单体风暴，分析了超级单体风暴中气旋的时空分布、结构特征以及旋转速度大小、中气旋顶和底的高度、伸长厚度以及切变值等特征量。结果表明：90%以上的超级单体中尺度气旋是与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气相联系的。统计8次有详细灾情的雷雨大风或冰雹天气过程发现，中气旋强度不断加强，中气旋厚度加大，最强切变中心突降时将产生大风或冰雹等强对流天气
超级单体风暴常伴随着冰雹、雷雨大风等强对流天气，最本质的特征是有一持久深厚的几千米尺度的涡旋———中气旋。利用2003-2009年福建龙岩新一代天气雷达观测到的32次超级单体风暴，分析了超级单体风暴中气旋的时空分布、结构特征以及旋转速度大小、中气旋顶和底的高度、伸长厚度以及切变值等特征量。结果表明：90%以上的超级单体中尺度气旋是与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气相联系的。统计8次有详细灾情的雷雨大风或冰雹天气过程发现，中气旋强度不断加强，中气旋厚度加大，最强切变中心突降时将产生大风或冰雹等强对流天气
摘要：
利用ＴＲＭＭ卫星上携带的闪电探测仪（ＬＩＳ）所获取的１０ａ闪电资料（１９９８—２００７年）对西南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。结果表明：该地区闪电次数的年差异较大，最多年份是最少年份的２倍多，闪电活动季节性特征非常明显，闪电主要集中在春末仲夏发生，呈现单峰值特征，４—８月是闪电高发期（约占全年总闪电活动的８４８３％）。闪电活动的日变化表明，闪电峰值区集中在傍晚、午夜前后两个时段，闪电谷值区出现在０９：００—１２：００，夜雷暴多，这是与其他地区闪电日变化显著不同的地方。在对闪电次数进行了探测效率订正后，根据ＬＩＳ注视时间，计算了闪电密度。西南地区闪电密度分布大体呈现：东部高，西部低；南部高，北部低。闪电密度较高、面积较大的高值中心位于中越交界的老山一带，非常明显的大片低发区主要位于西南西部地区。研究表明：西南地区闪电时空分布与当地的地形地势、水汽和地理环境条件等诸多因素有关。
利用ＴＲＭＭ卫星上携带的闪电探测仪（ＬＩＳ）所获取的１０ａ闪电资料（１９９８—２００７年）对西南地区闪电活动的时空分布特征进行了分析。结果表明：该地区闪电次数的年差异较大，最多年份是最少年份的２倍多，闪电活动季节性特征非常明显，闪电主要集中在春末仲夏发生，呈现单峰值特征，４—８月是闪电高发期（约占全年总闪电活动的８４８３％）。闪电活动的日变化表明，闪电峰值区集中在傍晚、午夜前后两个时段，闪电谷值区出现在０９：００—１２：００，夜雷暴多，这是与其他地区闪电日变化显著不同的地方。在对闪电次数进行了探测效率订正后，根据ＬＩＳ注视时间，计算了闪电密度。西南地区闪电密度分布大体呈现：东部高，西部低；南部高，北部低。闪电密度较高、面积较大的高值中心位于中越交界的老山一带，非常明显的大片低发区主要位于西南西部地区。研究表明：西南地区闪电时空分布与当地的地形地势、水汽和地理环境条件等诸多因素有关。
2011,34(3): 381-384, DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.2011.03.016
摘要：
众所周知,目前可以从大量分散的气象数据服务中心获取卫星和站点观测资料,以及模式资料,但是对资料的检索、访问和处理要耗费很多的时间和精力。为此,南京信息工程大学大气资料服务中心(NADSC)和NASA (National Aeronautics and SpaceAdministration)戈达德地球科学数据和信息服务中心(GES DISC,Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center)开展了国际合作研究,最大化地实现了存储于异地不同服务器的异构数据的数据共享,为用户提供一个操作简单、基于Web的可视化集成平台。
众所周知,目前可以从大量分散的气象数据服务中心获取卫星和站点观测资料,以及模式资料,但是对资料的检索、访问和处理要耗费很多的时间和精力。为此,南京信息工程大学大气资料服务中心(NADSC)和NASA (National Aeronautics and SpaceAdministration)戈达德地球科学数据和信息服务中心(GES DISC,Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center)开展了国际合作研究,最大化地实现了存储于异地不同服务器的异构数据的数据共享,为用户提供一个操作简单、基于Web的可视化集成平台。
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